探索蛋白质组学的“第四维度”分析

　　就在几年前，蛋白质组学研究人员成功在单个或少量样本中识别出蛋白质、肽段和蛋白质的翻译修饰。十年过去了，这个领域已经发生了翻天覆地的变化。

　　如今，科学家们希望对蛋白质进行更大范围的分析，使样本数量从数百个扩展到数千个。然而，考虑到蛋白质组学在个性化医学和生物标志物检测领域的应用，这种分析必须具有高效、高质量，高灵敏度和高特异性。因此，作为高精度、高灵敏度分析的质谱（MS）借着这股东风正以惊人的规模发展 。目前，液相色谱-质谱（LC-MS）是用于蛋白质高通量表征的“金标准”技术，但该领域的科学家仍在不断寻求新的方法来对样品进行更深入的分析。

　　近年来，一项质谱技术的快速发展已使四维分析成为可能——离子淌度分离技术，人们已经创建了 “4D蛋白质组学”这个术语来描述包含质谱所有四个方面的分析。

　　额外的第四维分析

　　在经典的自下而上（bottom up）蛋白质LC-MS分析中，当肽段从色谱柱洗脱时被分解，此时溶质在注入后通过色谱柱所花费的时间称为保留时间（RT）， 所以确定的保留时间是一维分析，获得的肽段质量数是二维分析，质谱图上峰的强度是三维分析，使用离子淌度分离（IMS）技术可以实现第四维度的分析。该方法是一种分析化学方法，可以与标准的LC-MS/MS工作流程结合使用以形成离子淌度质谱（IMS-MS）。

　　布鲁克公司蛋白质组学副总裁Gary Kruppa博士表示：“布鲁克捕获离子阱技术（TIMS）的发明使蛋白质组学中常规的离子淌度分析成为可能。随着多种肽段从微型色谱柱洗脱出来，它们独特的碰撞截面（CCS）允许在TIMS系统中进一步利用气相分离，从而可以鉴定出更多的肽段。这种气相分离是利用TIMS的结果，是除保留时间、荷质比以及离子强度以外的第四个维度，被人们称为‘4D匹配’。”

　　4D匹配可以使研究人员凭借高灵敏度识别出丰度较低的蛋白质，例如生物体内的信号蛋白。CCS值可以用作依赖数据分析中的附加标识点。在独立数据分析中，CCS值则可以用作对齐特征的唯一标签。

　　最近，我们采访了蛋白质组学领域最前沿的两位研究人员，Max Plant Institute植物生物化学研究所负责人Jürgen Cox教授和Target Discovery Institute发现蛋白质组学负责人Roman Fischer博士，以了解有关4D蛋白质组学如何提高他们的研究。