蛋白分析Q&A:一级质谱和二级质谱是什么?

文摘   2024-10-13 12:00   四川  



01

一级质谱和二级质谱是什么?

质谱分析中的一级质谱和二级质谱是指质谱实验过程中的两个不同阶段。它们分别是:


1.一级质谱(First-order mass spectrum,又称为母离子谱):

一级质谱是质谱实验的第一阶段,也是质谱分析的基本阶段。在这个阶段,分子样品被电离为带电粒子(离子),并在质谱仪中根据质荷比(m/z)进行分离。在质谱仪的检测器上,这些离子产生信号,形成一级质谱。一级质谱是一个包含离子质荷比(m/z)与相应离子相对强度(通常用百分比表示)的图表。一级质谱主要用于分析样品中各种离子的质荷比分布,从而了解其分子量和离子组成。


2.二级质谱(Second-order mass spectrum,又称为子离子谱或串联质谱):

二级质谱是质谱实验的第二阶段,通常用于对某一特定母离子进行更深入的研究。在这个阶段,选定的母离子(来源于一级质谱中的某个特定离子)在质谱仪中被进一步碎裂成子离子。然后,这些子离子根据质荷比(m/z)进行分离,最后在检测器上产生信号,形成二级质谱。二级质谱是一个包含子离子质荷比(m/z)与相应离子相对强度(通常用百分比表示)的图表。二级质谱主要用于揭示目标母离子的内部结构和组成,有助于深入了解分子的化学结构和反应途径。


通过对一级质谱和二级质谱的分析,研究人员可以从多个层面对分子样品进行结构鉴定和定量分析。同时,一级质谱和二级质谱的联合应用也为复杂样品的分析提供了强有力的支持。



02

国内创新驱动蛋白组学的有哪些新

的研究发现?

以下是一些值得关注的方向:


1.蛋白质组学技术的发展:

在过去的几年里,中国的研究人员在蛋白质组学技术方面取得了很多突破,例如新型质谱技术的开发、数据处理方法的改进以及蛋白质组学实验流程的优化。


2.基因编辑技术与蛋白质组学的结合:

中国研究人员已经在基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)和蛋白质组学研究方面取得了一定的进展。这种结合有助于深入了解基因编辑如何影响蛋白质组水平的变化。


3.疾病相关蛋白质组学研究:

中国科研人员在疾病相关的蛋白质组学研究方面做出了一系列的创新发现,特别是在癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等方面。


4.植物蛋白质组学研究:

中国在植物蛋白质组学研究方面取得了很多进展,特别是在作物抗逆性、生长发育和产量方面。这些研究为作物改良和农业生产提供了重要的理论依据。


5.蛋白质组学数据库和资源建设:

中国研究人员已经建立了一些蛋白质组学数据库和资源,为研究者提供了重要的数据支持和研究平台。


6.蛋白质-蛋白质相互作用研究:

中国科研人员在蛋白质-蛋白质相互作用研究方面取得了很多成果,这有助于揭示细胞内信号传导通路和生物过程的调控机制。



03

LTQ-Orbitrap静电场

轨道阱质谱数据怎么分析?

TQ-Orbitrap静电场轨道阱质谱仪(LTQ-Orbitrap mass spectrometer)是一种混合质谱仪,结合了线性离子阱(LTQ)和Orbitrap质量分析器。LTQ-Orbitrap常用于蛋白质组学、代谢物分析等领域。要分析LTQ-Orbitrap质谱数据,需要遵循以下步骤:


1.数据采集:

首先,确保质谱仪的运行参数设置正确,并根据实验需求进行样品分析。在质谱仪上运行实验,收集原始数据。


2.数据转换:

原始数据通常为质谱仪特有的文件格式,需要转换成通用的文件格式(如.mzXML、.mzML或.mgf),以便进行后续数据处理和分析。可以使用Thermo Scientific的Xcalibur软件或者其他第三方软件(如ProteoWizard工具包)进行数据转换。


3.质谱图谱预处理:

预处理步骤通常包括噪音过滤、基线校正、质谱图谱对齐和数据缩减等。这些步骤有助于去除非目标信号,提高数据质量。可以使用开源软件如OpenMS、MZmine 2或商业软件(如Progenesis QI、Mass++)进行预处理。


4.特征检测和定量:

在质谱图谱预处理后,需要检测并提取质谱特征,例如保留时间(RT)、质荷比(m/z)和信号强度等。基于这些特征,可以进行目标分子的定量分析。可以使用MaxQuant、Skyline等软件进行特征检测和定量。


5.蛋白质鉴定:

对于蛋白质组学实验,需要对蛋白质和肽段进行鉴定。这通常通过匹配实验数据和蛋白质数据库来实现。可以使用蛋白质鉴定软件如Mascot、Sequest或者Andromeda(在MaxQuant中集成)进行鉴定。


6.数据分析和解释:

根据实验目的,对鉴定和定量结果进行进一步的数据分析。可以使用统计分析软件(如Perseus、R或Python)进行差异分析、聚类分析和功能富集分析等。最后,整合实验结果并与文献数据、实验背景等相结合,进行数据解释。


7.可视化:

将分析结果以图表、网络图等形式进行可视化。这有助于更直观地展示数据,方便研究者进行解读。



04

为什么蛋白质测序以酸水解为主,

碱水解为辅?

蛋白质测序通常使用酸水解作为主要方法,碱水解作为辅助方法,原因主要如下:


1.酸水解效率较高:

相比于碱水解,酸水解能更有效地分解蛋白质,生成肽段,因此被广泛采用。在酸性条件下,蛋白质中的肽键容易被切断,从而生成相对易于分析的肽段。


2.酸水解对氨基酸损伤较小:

在碱性条件下进行蛋白质水解时,部分氨基酸可能发生不可逆的化学改变,导致测序结果失真。例如,色氨酸容易在碱性条件下降解,从而影响测序结果的准确性。相比之下,酸水解对氨基酸的损伤相对较小。


3.酸水解兼容性较好:

酸水解方法在实验操作和后续质谱分析中具有较好的兼容性。酸水解产生的肽段可直接进行质谱分析,而碱水解产生的肽段可能需要经过额外的处理步骤(如中和、去盐)。


尽管酸水解是蛋白质测序的主要方法,但在某些特殊情况下,碱水解可能作为补充方法使用。例如,当酸水解对某些氨基酸产生不利影响(如天冬氨酸和谷氨酸易在酸性条件下被水解),或者当需要获取特定肽段或蛋白片段时,可以考虑使用碱水解。



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