利用串联质谱同时实现肽段测序与PTM分析

在蛋白质组学研究中，肽段测序与翻译后修饰（Post-Translational Modifications, PTMs）分析是理解蛋白功能、信号调控及疾病机制的关键。随着质谱技术的发展，串联质谱（MS/MS）已可在一次实验中同时完成肽段序列解析与PTM识别，显著提升研究效率与数据价值。

 

一、串联质谱：同时解析序列与修饰的核心工具

串联质谱通过两级质量分析流程完成分子结构解析：

• MS1阶段检测母离子；

• MS2阶段将母离子碎裂生成子离子谱图。

肽段碎裂后形成的b/y离子系列用于反推出氨基酸序列。当存在翻译后修饰时，这些修饰会在碎片离子中体现为质量偏移或信号增强/减弱，从而可在同一张谱图中完成序列解析与修饰定位。现代高分辨串联质谱平台结合 HCD、ETD等多种碎裂方式，可针对不同类型修饰进行优化，大幅提高识别能力。

 

二、同步获取肽段与PTM信息的优势

1、实验流程更高效

一次质谱运行即可完成序列与修饰信息提取，避免样品重复处理和独立实验，提高实验通量。

 

2、定位精度更高

子离子质量偏移直接指示修饰位点，高分辨仪器与算法模型结合，可实现单残基级别的修饰鉴定。

 

3、支持动态调控研究

结合稳定同位素标记或标签定量策略，可同时监测修饰水平在不同条件下的变化，有助于理解其功能意义。

 

三、常见修饰类型与识别特征

在蛋白质组研究中，MS/MS可识别多种生物学相关的PTM类型：

• 磷酸化：+79.966 Da，常伴中性丢失（-98 Da）；适合使用ETD保留修饰；

• 乙酰化：+42.011 Da，常见于蛋白N端或赖氨酸；

• 甲基化/双甲基化：+14.016 / +28.031 Da，用于识别蛋白激活或抑制状态；

• 泛素化：+114.043 Da，源于“GG”残基残留，是蛋白降解调控的关键标志。

※ 碎裂模式的选择对修饰识别至关重要：ETD适合保留易碎修饰，HCD有利于产生清晰谱图，组合使用可覆盖更广泛修饰类型。

 

四、挑战与解决策略

尽管MS/MS可实现序列与修饰联合解析，实际操作中仍面临以下挑战：

1、修饰肽段信号弱

低丰度修饰肽段信号常被高丰度未修饰肽干扰。可通过富集策略（如TiO₂富集磷酸肽）及高灵敏度质谱仪器提升检测率。

 

2、修饰定位不唯一

多个残基可产生相似质量偏移，造成位点定位不确定。需依赖高分辨碎裂数据与位置概率评分模型提升定位准确性。

 

3、数据处理复杂

联合分析生成海量谱图，需高效搜索引擎、定制化修饰数据库与算法支持，实现快速筛选与结果验证。

 

串联质谱技术通过统一平台实现肽段测序与PTM分析的整合，为蛋白质功能研究提供了更高维度的解析能力。其在数据获取效率、修饰识别准确性和高通量应用方面的综合优势，已逐步成为蛋白组学研究的重要支柱。百泰派克生物科技提供完整的串联质谱肽段测序与PTM分析解决方案，为生命科学研究提供精准、可靠的技术服务。从基础机制探索到临床转化研究，我们始终致力于为客户提供高覆盖率、高准确性、强可解释性的质谱数据，助力项目高质量推进。

 

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