蛋白全长测序技术原理与应用

    在生命科学研究与生物制药开发中,蛋白质一级结构的解析(即氨基酸的线性顺序)是理解其功能、验证表达、确认一致性的重要基础。传统的蛋白鉴定方式多数依赖于已知基因或数据库支持,在面对未知蛋白、人工构建体或含有非典型翻译后修饰产物时,常常面临解析受限的问题。

     

    这正是蛋白全长测序(Protein de novo Full-Length Sequencing)技术的价值所在:通过高分辨率质谱和谱图重构算法,无需依赖参考数据库,即可实现从原始谱图推断蛋白质全序列。本文将系统介绍该技术的基本原理、实验流程及典型应用,帮助科研人员与生物药研发者深入理解其在结构确认领域的独特作用。

     

    一、蛋白全长测序是什么?

    蛋白全长测序是一种结合多种酶切、质谱分析和谱图重建策略的结构解析技术。其核心思想是通过多种特异性酶将目标蛋白分解为交叠的肽段,利用高分辨率质谱获取肽段碎裂离子信息,并通过人工智能驱动的算法拼接还原出从N端到C端的氨基酸序列。该方法不依赖于已知参考序列,适用于传统鉴定方法难以覆盖的未知蛋白和结构变体。

     

    二、核心技术原理解析

    ✅ Step 1:多酶裂解,生成冗余覆盖肽段

    (1)采用不同特异性的蛋白酶(如Trypsin、Chymotrypsin、Glu-C、Asp-N等);

    (2)每种酶会产生不同断点的肽段,形成多重覆盖与交叉拼接区域;

    (3)增强结构信息完整性,避免序列空缺。

     

    ✅ Step 2:高分辨质谱采集碎裂谱图

    (1)采用高灵敏仪器如Orbitrap Eclipse、timsTOF Pro、Q Exactive HF-X;

    (2)对每条肽段进行MS/MS碎裂,采集b/y离子、ETD碎片等离子流信息;

    (3)支持识别修饰残基(如磷酸化、乙酰化)与N/C端变异。

     

    ✅ Step 3:AI驱动de novo拼接算法

    (1)通过算法(如PEAKS Studio、pNovo、DeepNovo等)将碎片谱图重建为完整氨基酸序列;

    (2)支持识别突变、剪切、修饰、异构体等序列变异;

    (3)特别适合处理数据库无法准确匹配的表达产物。

     

    三、蛋白全长测序的技术优势

     

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    四、典型应用场景

    1、抗体测序与验证

    (1)解析单克隆抗体轻链/重链全序列;

    (2)验证人工合成抗体是否表达正确;

    (3)检测C端标签保留情况;

    (4)区分异构体或突变体混合。

     

    2、重组蛋白表达产品结构确认

    (1)验证是否保留信号肽、起始甲硫氨酸;

    (2)确认C端是否存在延伸或标签丢失;

    (3)判断是否发生非预期突变;

    (4)保证生物药一致性。

     

    3、融合蛋白/人工构建体拼接区验证

    (1)检查连接肽序列是否正确拼接;

    (2)验证是否被翻译完整;

    (3)检测终止位点是否提前。

     

    4、天然蛋白功能区结构研究

    (1)解析野生型蛋白中功能结构域残基;

    (2)分析突变体与天然体结构差异;

    (3)识别翻译后修饰类型与位置。

     

    五、百泰派克的全长测序服务特色

    百泰派克生物科技专注于蛋白一级结构测序与翻译后修饰检测,已成功完成多个复杂蛋白项目,涵盖抗体工程、生物药研发、合成生物学与疾病标志物研究等领域。

    🌟 服务亮点:

    • 多种蛋白酶组合切割,提升覆盖度;

    • 高分辨率质谱平台(支持ETD/EThcD)保障修饰信息保留;

    • 自研AI拼接算法,支持突变、修饰识别与结构推断;

    • 起始量可低至1 pmol,适配低丰度样本;

    • 提供结构注释报告,支持药品注册资料提交与技术申报。

     

    蛋白全长测序是当前实现未知蛋白结构解析与修饰识别的有力手段,尤其在传统数据库方法失效的场景中展现出独特价值。通过整合多酶切割策略、高分辨率质谱平台与智能算法,该技术为蛋白结构的真实性验证与差异分析提供了坚实支撑。百泰派克生物科技将持续以精准测序为核心,助力您的结构研究、药物开发及产品一致性评价稳步推进。

     

    百泰派克生物科技--生物制品表征,多组学生物质谱检测优质服务商

     

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