布鲁克4D蛋白质组学新技术斩获HUPO2020科学技术奖

　　摘要

• prm-PASEF®方法大幅提高4D-靶向蛋白质组学定量能力

• Matthias Mann 实验室利用dia-PASEF®、超低流量Evosep色谱和TIMS/PASEF装置的进一步的改进实现单个细胞鉴定超过1000种蛋白质

• 布鲁克获得Albert Heck实验室的PhoX交联剂许可，caps-PASEF将进一步助力结构蛋白质组学研究

• 布鲁克凭借TIMS技术商业化的成功，斩获HUPO 2020科学技术奖

　　分析测试百科网讯 2020年10月19日，第19届人类蛋白质组组织世界网络大会（hupo2020.org）上， 布鲁克公司的Melvin A.Park和Oliver Raether因捕集离子淌度技术（TIMS）和平行积累连续碎裂（PASEF®）方法的成功商业化而获得HUPO科学技术奖。该奖项以表彰新的方法改变了科学家研究蛋白质组学的方式，验证了timsTOF Pro使用短梯度的大队列深度4D-蛋白质组学在转化医学中的应用。布鲁克还借此机会对PASEF共同发明人Matthias Mann教授的贡献表示感谢。

　　A：用PaSER™实现实时数据库搜索‘Run and Done’ 4D-蛋白质组学

　　布鲁克进一步宣布发布PaSER，这是一款基于完全基于GPU计算的软件，在最近宣布收购的IP2软件的基础上进行开发的，实现了蛋白质组学数据库的“实时”搜索。“PaSER”一词是由Scripps研究所的John Yates III教授和Robin Park博士创造的，由实时并行数据库搜索引擎（Parallel Database Search Engine in Real-time）英文单词的首字母缩写组成。独特的PaSER架构使用在GPU上运行的并行多线程搜索引擎，以比数据采集更快的速度实时搜索蛋白质组学结果。这就是‘Run and Done’的高通量4D-蛋白质组学，即在数据采集完成后，科学家们就已经可以鉴定肽和蛋白质组。

图1： PaSER可以实时监测4D-蛋白质组学数据采集

　　John Yates III教授将在HUPO Connect 2020的布鲁克网络研讨会上将发表以“质谱和信息学的协同效应”为主题的演讲，Robin Park博士将在布鲁克蛋白质组学用户网络会议上探讨IP2和PaSER。

　　布鲁克蛋白质组学副总裁Gary Kruppa博士评论道：“timsTOF Pro使4D-蛋白质组学可以大规模测量每一个被检测到的多肽的离子迁移率以获得碰撞截面（CCS）。结合timsTOF Pro的速度，这意味着蛋白质组学的瓶颈已经从检测技术转移到大量数据的处理上来。IP2的速度和基于PaSER GPU的搜索是timsTOF Pro的完美搭配。同时，我们很高兴Robin Park博士加入布鲁克，他将继续为TIMS/PASEF方法开发IP2和PaSER。”

　　B：超高灵敏度和真正的单细胞4D-蛋白质组学

　　Matthias Mann教授在德国马普所和哥本哈根大学医学院的研究团队与Evosep和布鲁克进行合作，在高灵敏度和真正的单细胞蛋白质组学研究上取得了重大进展。 改造的timsTOF Pro可以从少量样品甚至对单个细胞进行蛋白质组学分析。

　　Matthias Mann教授将在HUPO Connect 2020会议上介绍 “系统生物学的深度视觉蛋白质组学”方面的工作，而他的学生Andreas Brunner博士将在HUPO Connect 2020 的布鲁克网络会议上介绍“timsTOF上的超高灵敏度MS使单细胞的蛋白质组学分析成为可能”。

　　Matthias Mann教授说：“从样本处理和分析的角度来看，在真正的单细胞水平上对蛋白质表达进行有意义的测量是非常具有挑战性的。我们很高兴能与Evosep和布鲁克成为合作伙伴，以帮助我们实施、证明并最终将我们的想法付诸实践，以便在不久的将来为所有研究人员提供真正的单细胞蛋白质组学。”

　　C．靶向定量4D-蛋白质组学与prm-PASEF

　　布鲁克的prm-PASEF定量蛋白质组学工作流程是目前通道数目最多的靶向蛋白质组学方法，TIMS提供的额外分离维度还可以减少MS2定量分析中的干扰。 凭借PASEF方法的速度和额外的TIMS分离优势，prm-PASEF现在可以在每100毫秒的TIMS分离中靶向十二种以上的母离子。

图2：用TIMS prm-PASEF通过离子淌度过滤掉干扰离子

　　卢森堡健康研究所和卢森堡大学的Gunnar Dittmar教授将在HUPO Connect 2020的布鲁克网络研讨会上介绍“基于prm-PASEF的超高通道数的靶向蛋白组学新方法用于临床研究”。

　　D. caps-PASEF方法与PhoX交联剂联合用于结构4D-蛋白质组学研究

　　布鲁克很高兴地宣布与Utrecht大学的Albert Heck和Richard Scheltema合作，并获得了PhoX交联技术使用授权。

　　timsTOF Pro利用PhoX和新型caps-PASEF方法在交联质谱法中的优势在《Molecular and Cellular Proteomics》中发表的论文《Benefits of Collisional Cross Section Assisted Precursor Selection for Cross-linking Mass Spectrometry》中有详细描述。 布鲁克的PhoX交联试剂将于2021年初上市。

图3：Utrecht大学的Albert Heck和Richard Scheltema开发的PhoX交联剂的结构。

　　E．4D-蛋白质组学数据分析软件开发

　　因为布鲁克采用独特的开放式数据文件格式，围绕timsTOF Pro的第三方软件生态系统正在不断发展，包括Bioinformatics Solutions 公司的PEAKS Studio和PEAKS Online软件包对dia-PASEF的支持。特别是，PEAKS Online还提供了一个增强的、基于云的解决方案，用于处理来自大样本队列的大型数据集，LFQ定量和SILAC等新工作流也得到进一步提升。MaxQuant也很快将支持dia-PASEF数据处理。

　　Biognosys宣布使用SpectroMine快速处理timsTOF Pro的4D PASEF数据，SpectroMine基于强大的Pulsar搜索引擎构建，可用于DDA蛋白质组学策略的多线程和非标记定量分析。

　　Biogosys的首席技术官Lukas Reiter博士评论道：“我们一直将优化我们软件对timsTOF Pro的支持作为首要任务，从而实现对4D PASEF数据的快速处理和蛋白质组的深度覆盖。SpectroMine 2现在可用于同位素标记，以及使用timsTOF Pro数据进行非标记定量（LFQ）工作流。”

　　HUPO Connect 2020的布鲁克网络会议的会议详情，请点击 https://www.bruker.com/events-records/2020/hupo-connect-2020.html