目标?鄄诱饵库搜索策略在蛋白质组质谱鉴定和质控中的应用及研究进展

基于串联质谱的蛋白质组研究会产生海量的质谱数据,这些数据通常使用数据库搜索引擎进行鉴定分析,并根据肽段谱图匹配(PSM)反推真实的样品蛋白质．对于高通量蛋白质组数据的处理,其鉴定结果的可信是后续分析应用的前提,因此对鉴定结果的质量控制尤为重要,而基于目标-诱饵库(target-decoy)搜索策略的质量控制是目前应用最为广泛的方法．本文首先介绍了基于目标-诱饵库搜索策略搜库和质量控制的实施流程,然后综述了基于目标-诱饵库搜索策略的质量控制工具,并提出了目标-诱饵库搜索策略的不足及改善方法,最后对目标-诱饵库搜索策略进行了总结与展望．     

基于谱图库的蛋白质鉴定策略研究进展

基于质谱的蛋白质组学快速发展,蛋白质质谱数据也呈指数式增长。寻找速度快、准确度高以及重复性好的鉴定方法是该领域的一项重要任务。谱图库搜索策略直接比较实验谱图与谱图库中的真实谱图,充分利用了谱图中的丰度、非常规碎裂模式和其他的一些特征,使得搜索更加快速和准确,成为蛋白质组学的主流鉴定方法之一。文中介绍基于谱图库的蛋白质组质谱数据鉴定策略,并针对其中两个关键步骤——谱图库构建方法和谱图库搜索方法进行深入介绍,探讨了谱图库策略的进展和挑战。     

蛋白质组学肽段鉴定可信度评价方法

蛋白质组学基于质谱数据鉴定肽段和蛋白质，从而给出基因表达的直接证据，帮助解析蛋白质的结构和功能，研究蛋白质与疾病的关系，提供靶向治疗方案，而这些都取决于鉴定的肽段和蛋白质的准确性。蛋白质组学常采用目标-诱饵库方法（target-decoy approach，TDA）对鉴定的肽段和蛋白质进行质量控制，并对其进行改进演化后应用到子类肽段（比如突变肽段和修饰肽段等）和交联肽段等特殊鉴定结果的可信度评价中。然而，TDA存在两个局限，即错误率估计值不够准确以及不能评价单个鉴定结果的可信度，经过TDA质量控制后的结果还需要进一步检验，因此领域内也提出了一系列其他方法（本文统称为Beyond-TDA方法），协同加强肽段的可信度评价。本文对数据依赖模式下采集的质谱数据肽段层面的TDA常规方法和特殊方法进行了综述，对Beyond-TDA方法进行了分类阐述，并总结了各种方法的优势与不足。     

质谱图聚类网络法在鉴定多肽翻译后修饰中的应用及研究进展

蛋白质组学多肽鉴定方法一直以基于质谱分析和数据库搜索的方法为主,随着质谱仪技术的发展,海量的质谱数据被获取,这为大规模蛋白质的鉴定提供了一个强大的数据仓库,使得以质谱数据为基础的蛋白质组学研究成为主流。传统的串联质谱图搜库方法鉴定多肽翻译后修饰时具有诸多局限,质谱网络方法可以在一定程度上弥补局限。文中系统综述了基于质谱聚类的质谱网络和质谱图库搜索方法的发展历程、理论研究和应用研究,讨论了质谱网络库方法在鉴定多肽翻译后修饰的优势,并进行了分析和展望。     

蛋白质组学中新蛋白质鉴定的研究方法和策略

当前,基于生物质谱进行蛋白质鉴定的技术已经成为蛋白质组学研究的支撑技术之一.产生的数据主要使用数据库搜索的方法进行处理,这种方法的一大缺陷是不能鉴定数据库中未包含的蛋白质,因此如何充分利用质谱数据对蛋白质组研究的意义很大,而新蛋白质鉴定更是其中一个重要的内容.新蛋白质鉴定是蛋白质鉴定的一个方面,新蛋白质的定义按照序列和功能的已知程度分为3个层次;以蛋白质鉴定的方法为基础,目前新蛋白质鉴定的方法可分为denovo测序和相似序列搜索结合的方法以及搜索EST、基因组等核酸数据库的方法2大类;两者各有利弊.存在各自的问题和相应处理的策略.不同的研究者可以根据具体目的应用和发展不同的鉴定方法,同时新蛋白质的鉴定也将随着蛋白质组学研究的发展而更加完善.     

人类蛋白质组表达谱蛋白质鉴定的分步搜索策略

大规模蛋白质组表达谱研究的蛋白质鉴定一般采取基于数据库搜索的策略,因此数据库的选择及搜索策略在蛋白质鉴定中非常重要。现有的人类蛋白质数据库远不够完善,而从其他物种的蛋白质数据库中所能得到的补充非常有限,但人类基因组数据库中却可能含有很大的补充空间。在对国际人类蛋白质数据库充分调研、比较的基础上,提出了一种分步搜索的策略。这种策略首先利用一个质量较高、覆盖率相对较大的非冗余数据库进行基本鉴定,随后利用其他蛋白和核酸数据库进行补充鉴定和新蛋白挖掘。该策略能有效地鉴定尽可能多的高可靠蛋白,并能进一步充分利用质谱数据进行补充鉴定和新蛋白挖掘,对大规模蛋白质组表达谱研究具有重要的意义。     

利用串联质谱鉴定氨基酸突变的生物信息学算法

氨基酸突变能够改变蛋白的结构和功能,影响生物体的生命过程.基于串联质谱的鸟枪法蛋白质组学是目前大规模研究蛋白质组学的主要方法,但是现有的质谱数据鉴定流程为了提高鉴定结果的灵敏度往往会有意压缩数据库中的氨基酸突变信息.因此,如何挖掘数据中的氨基酸突变信息成为当前质谱数据鉴定的一个重要部分.当前应用于氨基酸突变鉴定的串联质谱鉴定方法大致可以分为3大类:基于序列数据库搜索的方法、基于序列标签搜索的算法以及基于图谱库搜索的算法.本文首先详细介绍了这3种氨基酸突变鉴定算法,并分析了各种方法的特点和不足,然后介绍了氨基酸突变鉴定的研究现状和发展方向.随着基于串联质谱的蛋白质组学的不断发展,蛋白序列中的氨基酸突变信息将被更好地解析出来,从而得以深入探讨由氨基酸突变引起的蛋白结构和功能改变,为揭示氨基酸突变的生物学意义奠定基础.     

基于质谱和生物信息学分析的小菜蛾蛋白质鉴定

本研究以非模式昆虫小菜蛾Plutella xylostella为材料, 对比2, 3, 4龄幼虫的蛋白质组双向电泳图谱, 得到24个蛋白质差异点, 从中选取了编号为1111的差异表达蛋白质点进行质谱鉴定和生物信息学分析. 采用胶内酶解的多肽进行MALDI-TOF/TOF分析, 获得该点的肽质量指纹图谱（PMF）及串联质谱（MS/MS）图谱。将获得的PMF分别用MASCOT和ProFound等常用软件在NCBInr的Metazoa蛋白质数据库进行搜索, 匹配结果不理想. 进一步用PMF+MS/MS谱图搜索NCBInr的Metazoa蛋白质数据库, 以及小菜蛾EST数据库。 在NCBInr库中匹配结果为拟暗果蝇Drosophila pseudoobscura中的一种假定蛋白GA18218-PA, 而用EST库搜索的结果为家蚕Bombyx mori的ATP合酶的亚基。为验证搜索结果, 将该蛋白质点进行磺基异硫氰酸苯酯（SPITC）化学衍生后de novo测序, 最后确认该点可能为ATP合酶的一个亚基。最后着重讨论了蛋白质的质谱鉴定与生物信息学分析的联合使用, 希望据此选择出最适合于非模式昆虫蛋白质组学鉴定的方法。     

蛋白质组研究中离子阱串联质谱数据搜库结果解释方法

基于离子阱串联质谱仪的鸟枪法是一种高通量的蛋白质鉴定方法。得到的数据一般使用软件SEQUEST搜索蛋白质序列数据库,得到肽段鉴定列表以及相应的打分。为了得到蛋白质鉴定列表,还需要进行肽段鉴定结果的过滤和假阳性率的计算,然后根据肽段鉴定结果组装蛋白质列表。这两个问题目前还没有很好地解决。对已有的方法进行总结和比较,可以给搜库结果解释方法的选择提供参考,对数据质量控制方法的改进也有所帮助。     

串联质谱数据的从头解析与蛋白质的数据库搜索鉴定

蛋白质的鉴定是蛋白质组学研究中必不可少的一步。用串联质谱 (tandemmassspectrometry ,MS/MS)可以进行多肽的从头测序 (denovosequencing) ,并搜索数据库以鉴定蛋白质。用图论以及真实谱 理论谱联配 (alignment)的方法对串联质谱得到的多肽图谱进行从头解析 ,得到了可靠的多肽序列 ,并应用到数据库搜索中鉴定了相应的蛋白质。同时 ,还用统计的方法对SwissProt以及TrEMBL蛋白质数据库进行了详细的分析。结果表明 ,3个四肽或者 2个五肽或者 1个八肽一般可以唯一地确定一个蛋白质     

串联质谱图谱从头测序算法研究进展

近年来,基于质谱技术的高通量蛋白质组学研究发展迅速,利用串联质谱图谱鉴定蛋白质是其数据处理中一个基础而又重要的环节．由于不需要利用蛋白质序列数据库,从头测序方法能够分析新物种或者基因组未测序物种的串联质谱数据,具有数据库搜索方法不可替代的优势．简要介绍高通量串联质谱图谱从头测序问题及其研究现状．归纳出几种典型的计算策略并分析了各种策略的优缺点．总结常用的从头测序算法和软件,介绍算法评估的各种指标和常用评估数据集,概括各种算法的特点,展望未来研究可能的发展方向．     

iTRAQ结合2D LC-MS/MS技术在草菇不同生长发育时期蛋白质组分析中的应用

【目的】旨在采用iTRAQ标记结合二维液相色谱串联质谱技术对草菇不同生长发育阶段的差异蛋白质组进行研究。【方法】首先将提取的草菇不同生长阶段蛋白样品进行SDS-PAGE分析,其次将经二维液相色谱串联质谱技术获取的串联质谱数据通过MASCOT软件搜库,之后对鉴定蛋白质数据进行了主成分分析(Principal componentanalysis,PCA)、层次聚类(Hierarchy clustering)分析、K-均值(K-means)聚类和GeneOntology(GO)注释分析。【结果】试验结果显示,共计获得2 335个不同肽段,鉴定到1 039个蛋白质,其中1 030个蛋白质具有定量信息。在子实体阶段中显著上调蛋白质64个,下调蛋白质150个。生物信息学分析表明,iTRAQ标记技术结合二维液相色谱串联质谱可对不同生长发育时期的草菇蛋白样品进行有效地分离和鉴定。【结论】这一研究结果为深入研究草菇乃至其他大型担子菌子实体形成和发育的分子机制提供借鉴。     

牛血清白蛋白胰蛋白酶酶解产物的色谱-质谱联用分析及其三种数据库搜寻鉴定方法的比较

利用反相高效液相色谱 (RP HPLC)和电喷雾串联质谱 (ESI MS MS)联用技术直接对模式蛋白分子 (牛血清白蛋白 ,BSA)的胰蛋白酶酶解产物进行分离和测定 .获得的一系列BSA酶解片段的一级 (MS)和二级 (MS MS)质谱数据经分析软件处理后 ,分别在不同处理和不同参数条件下 ,用 3种不同的方法通过网上蛋白质数据库进行蛋白质搜寻鉴定 .结果显示 ,3种搜寻法都能正确地鉴定该蛋白质 ,其中以利用MS数据的肽质量指纹谱搜寻法 (PMF法 )较为快捷方便 ,但鉴定结果易受数据处理和数据库搜寻鉴定时参数设置等因素的影响 ;利用未解析MS MS数据 (rawMS MSdata)的搜寻法可在较宽的搜寻参数变化范围内获得明确的鉴定结果 ;而借助从头测序 (denovosequencing)结果的序列搜寻法 (sequencequery)则显示出更高的专一性 ,利用较少酶解片段数据就能得到稳定和明确的鉴定结果 ,搜寻参数变化的影响很小 .就酶解条件、数据处理和搜寻参数设置对蛋白质鉴定结果的影响展开详细的讨论 ,为蛋白质组学研究中的数据处理和库搜寻鉴定积累了可借鉴的资料     

基于质谱的BLAST方法在金鱼胚胎蛋白质鉴定中的应用

未知基因组及蛋白质序列数据库有限的物种的蛋白质组学分析是当前一些非模式生物物种蛋白质组学研究领域的瓶颈之一.基于同源性搜索的BLAST方法（MS BLAST）,是近年新发展起来的一种用于未知基因组的蛋白质鉴定的搜索工具,已成功应用于许多未知基因组物种的蛋白质鉴定.SPITC化学辅助方法是本实验室建立的一种改进的de novo质谱测序方法.采用MS BLAST方法对经Mascot软件数据库搜索未能鉴定到的19个金鱼胚胎蛋白质进行鉴定,其中12个蛋白质是直接测序后进行MS BLAST搜索得到的结果,另外7个蛋白质是联合MS BLAST和SPITC衍生方法得到的鉴定结果.实验结果证明,采用MS BLAST方法进行蛋白质的跨物种鉴定具有可行性和可靠性,给蛋白质的跨物种鉴定提供了一条新的途径.     

人健康肝组织核心岩藻糖基化蛋白质的鉴定及生物信息学分析

糖蛋白质组学方法鉴定人健康肝组织核心岩藻糖基化蛋白质,将有助于发现肝癌、慢性肝病相关异常核心岩藻糖基化蛋白质.应用凝集素亲和层析技术、双向电泳(2-DE)联合基质辅助激光解吸飞行时间串联质谱(MALDI-TOF-MS/MS)分析,建立人健康肝组织核心岩藻糖基化蛋白表达谱,图谱均点数为(130±3)个,挖取90个蛋白质点进行质谱鉴定,数据库搜索及去冗余后,共鉴定53种蛋白质,主要分布于pI5～9,分子质量为10～100ku区域处.Gene Ontology分类发现它们参与体内代谢等过程,应用NetNGlyc对它们进行糖基化位点预测,并通过蛋白质免疫沉淀联合凝集素亲和印迹对其中的结合珠蛋白前体,α烯醇化酶的核心岩藻糖基化进行了再验证.以上结果提示,凝集素层析、2-DE联合MALDI-TOF-MS/MS分析是一种鉴定某种特定类型糖蛋白的高通量检测方法,所建立的表达谱可用于发现疾病发生、发展中相关的异常核心岩藻糖基化蛋白质.     

基于数据非依赖采集的蛋白质组质谱数据解析方法研究进展

数据非依赖采集（DIA）是蛋白质组学领域近年来快速发展的质谱采集技术，其通过无偏碎裂隔离窗口内的所有母离子采集二级谱图，理论上可实现蛋白质样品的深度覆盖，同时具有高通量、高重现性和高灵敏度的优点。现有的DIA数据采集方法可以分为全窗口碎裂方法、隔离窗口序列碎裂方法和四维DIA数据采集方法（4D-DIA）3大类。针对DIA数据的不同特点，主要数据解析方法包括谱库搜索方法、蛋白质序列库直接搜索方法、伪二级谱图鉴定方法和从头测序方法4大类。解析得到的肽段鉴定结果需要进行可信度评估，包括使用机器学习方法的重排序和对报告结果集合的假发现率估计两个步骤，实现对数据解析结果的质控。本文对DIA数据的采集方法、数据解析方法及软件和鉴定结果可信度评估方法进行了整理和综述，并展望了未来的发展方向。     

野生大豆与栽培大豆种子差异蛋白质组学研究

运用蛋白质组学方法比较研究3个野生大豆(Glycinesoja)和3个栽培大豆(Glycinemax)的种子贮藏蛋白差异情况.结果发现,在考马斯亮蓝染色的双向电泳pH4～7的胶上,经过PDQuest图像分析软件平均可检测到550个左右的蛋白质点.进一步分析发现,表达量变化2.5倍以上的点有10个,其中大部分蛋白质仅在栽培大豆中检测到.对这10个蛋白质点进行了胶内酶解,用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱测定均得到了肽质量指纹图谱.搜索大豆UniGene库和NCBI库共鉴定出5个蛋白质,主要是与大豆抗性、抗营养以及种子萌发相关的蛋白质,包括大豆血凝素,种子成熟蛋白PM24,糖结合蛋白,胰蛋白酶抑制剂p20以及成熟多肽.对这些蛋白质可能的作用进行了讨论.     

基于液相色谱质谱联用的蛋白质组非标记定量研究策略的建立及应用

定量蛋白质组研究是蛋白质组研究的热点和难点,而液相色谱质谱技术已经被广泛地应用于蛋白质的定性和定量研究.该研究建立和优化了一种基于液相色谱质谱联用技术的蛋白质组非标记定量方法,并对两种肽段质谱检测计数的归一化算法进行了比较,结果发现ASC法要优于Rsc法.最后,将建立的方法应用于肝癌细胞模型HepG2和HepG2-HBx细胞系的差异蛋白质组表达研究.质谱鉴定结果用聚类分析软件cluster3.0进行分析,最后鉴定出107个重叠蛋白,其中9个蛋白质表达上调(Ratio>1.75),6个蛋白质表达下调(Ratio<0.5),这些蛋白质均与肝癌发生和恶化密切相关.结果表明,该技术操作简单、方便,具有较高的灵敏度和动态范围,利用该方法进行差异蛋白质组研究和发现生物标志物在理论和临床上具有十分重要的意义.     

长双歧杆菌BBMN68 可溶性蛋白质图谱的建立

为了建立长双歧杆菌BBMN68蛋白质图谱,采用双向电泳的方法建立了2-D参考图谱,通过MALDI-TOF/MS质谱鉴定和数据库搜索,鉴定到206个蛋白质(占长双歧杆菌BBMN68基因预测总蛋白的11.4%)。通过2-D胶分析,共有800±15(对数期)和800±20(稳定期)个蛋白质,其中282个蛋白点成功鉴定,代表206个不同的蛋白质。另外,分析了实验鉴定蛋白质的等电点和分子量,蛋白功能,密码子偏好性,蛋白质疏水性以及蛋白质细胞定位的分析。研究结果为长双歧杆菌的比较蛋白质组学研究提供了参考图谱和蛋白质基础信息数据。     

基于高覆盖(磷酸化)蛋白质组对人胚胎干细胞干性维持调控网络的解析

目的:对人胚胎干细胞H9的(磷酸化)蛋白质组进行鉴定和深入分析,探讨维持人胚胎干细胞干性的核心调控网络。方法:利用新近发表的TAFT磷酸化肽段富集策略和高精度质谱鉴定技术,采用无标定量方法对H9细胞(磷酸化)蛋白进行定量分析;结合MOTIFX、iGPS、IPA等多种生物信息学分析软件,分析H9细胞的磷酸化基序-激酶、转录因子-靶基因调控网络。结果:获得了目前高度覆盖的H9细胞(磷酸化)蛋白质组数据集,鉴定到8674种蛋白质,其中3898种能够发生磷酸化修饰,包括13 676条磷酸化肽段,高可信度(class 1)磷酸化位点有11 870种。与已有的H9细胞磷酸化蛋白质组数据相比,其中2247种磷酸化蛋白质和10 025种磷酸化位点是本研究新鉴定到的。基于基序和激酶预测分析,推导出与干性维持相关的已知转录调节因子的新的磷酸化修饰基序以及调控其发生磷酸化的激酶。结合多能性转录因子对靶基因的调控信息,构建了多能性调控分子磷酸化修饰及其转录调控的核心网络。此外,还对特定位点的磷酸化修饰水平及其对应蛋白的总体丰度水平进行了比较及功能分析。基于各自的百分位数,比较磷酸化修饰水平与其对应蛋白的总体丰度,发现具有高丰度但低磷酸化修饰水平的蛋白倾向于参与物质转换或物质运输等生物过程,而低丰度但高磷酸化水平的蛋白质倾向于参与信息转导或调控过程。结论:提供了人胚胎干细胞H9高覆盖的(磷酸化)蛋白质组数据,这些数据有助于深入了解蛋白质磷酸化修饰在胚胎干细胞干性维持中所发挥的重要作用,为胚胎干细胞基础和应用研究提供了宝贵的数据资源。