如何将Shotgun蛋白组学与定向蛋白组学联合分析？

在生命科学研究中，蛋白质作为生物功能执行的核心分子，其表达水平、修饰状态与相互作用网络，常常直接决定着细胞命运与疾病进程。为了全面解析这些动态变化，科研人员发展出多种质谱技术，其中最常用的两种方法分别是Shotgun蛋白组学（Data-Dependent Acquisition, DDA）与定向蛋白组学（Targeted Proteomics，如PRM/MRM）。然而，单一方法在应对复杂生物系统时存在显著局限：Shotgun策略在蛋白鉴定广度上占优，但定量精度与重复性不足；而定向策略在验证靶点时表现出极高的灵敏度和特异性，却无法进行大范围的蛋白探索。因此，将Shotgun蛋白组学与定向蛋白组学联合分析，成为当前蛋白质组研究中兼顾“发现”和“验证”的最佳路径。

一、Shotgun蛋白组学：从0到1的发现利器

Shotgun蛋白组学，又称DDA模式，通过高分辨质谱设备对复杂样本进行非靶向扫描，可以一次性识别成百上千种蛋白质。这一策略常用于：

• 比较不同条件下的蛋白表达变化（如疾病组 vs 正常组）
• 构建蛋白功能网络
• 挖掘潜在的差异表达蛋白或生物标志物

1、优势

（1）高通量

（2）适用于未知蛋白筛选

（3）可与富集策略（如磷酸化、乙酰化）联用，进行翻译后修饰研究

2、局限性

（1）蛋白定量准确性受限，易受低丰度蛋白干扰

（2）跨批次重复性较差，不适合长期监测或临床验证

二、定向蛋白组学：从1到∞的验证工具

定向蛋白组学（Targeted Proteomics）主要指MRM（多反应监测）和PRM（平行反应监测）等技术。这类方法基于已知的肽段信息，定向检测特定目标肽段，具备极高的定量准确性和方法稳定性。

1、适用场景

（1）验证Shotgun筛选出的候选蛋白

（2）构建临床级蛋白标志物检测方法

（3）药物靶点验证与作用机制确认

2、优势

（1）高灵敏度（可检测低丰度蛋白）

（2）高重复性（适用于多批次、长期项目）

（3）高特异性（减少背景干扰）

三、联合分析策略：从发现到验证的一体化路径

Step 1：Shotgun挖掘候选蛋白

首先利用Shotgun蛋白组学在实验组与对照组中进行蛋白鉴定和定量比较，筛选出有显著表达差异的候选蛋白或肽段。例如，在一项乳腺癌的研究中，通过DDA模式发现了多个在癌组织中上调的信号通路蛋白（如STAT3、AKT1、MMP9等）。

Step 2：生物信息学分析辅助筛选靶点

结合GO功能富集、KEGG通路分析和PPI网络构建，进一步筛选具有生物学意义的候选蛋白，缩小定向验证的目标范围。

Step 3：设计定向蛋白组学方法（PRM/MRM）

基于候选蛋白的特异性肽段信息，利用Skyline等软件设计PRM或MRM方法，包括：

• 选择特征肽段及离子对（transitions）
• 优化色谱和质谱参数
• 引入内标肽提高定量精度

Step 4：多样本批量验证

在更大样本量（如30对、50对等）的样本中进行靶向蛋白验证，以验证候选蛋白的真实表达差异，推动其向生物标志物或药物靶点的转化。

四、百泰派克生物科技的联合分析优势

在百泰派克生物科技，我们已建立从Shotgun蛋白组学发现到PRM/MRM验证的闭环平台，支持样本量从微量组织到临床血液样本的全流程分析：

• 配备高分辨质谱（如Orbitrap Exploris 480, Q Exactive HF-X）
• 拥有丰富的蛋白定向检测经验（>1000个靶标库）
• 提供定制化分析服务：肽段设计、内标合成、数据分析一体化

我们致力于帮助科研客户更快、更准确地完成从发现到验证的科学闭环，加速科研成果转化。

Shotgun蛋白组学与定向蛋白组学的联合，不是简单的“1+1”，而是一种贯穿科研全过程的策略整合。从探索生物机制到开发临床标志物，这种先广后精的策略正在成为生命科学研究中的新范式。如您正在开展蛋白组相关项目，欢迎联系百泰派克生物科技获取专属解决方案。我们将以专业的技术平台与分析团队，助力您的科研之路更进一步。

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