探索蛋白質組學的“第四維度”分析

　　就在幾年前，蛋白質組學研究人員成功在單個或少量樣本中識別出蛋白質、肽段和蛋白質的翻譯修飾。十年過去了，這個領域已經發生了翻天覆地的變化。

　　如今，科學家們希望對蛋白質進行更大范圍的分析，使樣本數量從數百個擴展到數千個。然而，考慮到蛋白質組學在個性化醫學和生物標志物檢測領域的應用，這種分析必須具有高效、高質量，高靈敏度和高特異性。因此，作為高精度、高靈敏度分析的質譜（MS）借著這股東風正以驚人的規模發展 。目前，液相色譜-質譜（LC-MS）是用于蛋白質高通量表征的“金標準”技術，但該領域的科學家仍在不斷尋求新的方法來對樣品進行更深入的分析。

　　近年來，一項質譜技術的快速發展已使四維分析成為可能——離子淌度分離技術，人們已經創建了 “4D蛋白質組學”這個術語來描述包含質譜所有四個方面的分析。

　　額外的第四維分析

　　在經典的自下而上（bottom up）蛋白質LC-MS分析中，當肽段從色譜柱洗脫時被分解，此時溶質在注入后通過色譜柱所花費的時間稱為保留時間（RT）， 所以確定的保留時間是一維分析，獲得的肽段質量數是二維分析，質譜圖上峰的強度是三維分析，使用離子淌度分離（IMS）技術可以實現第四維度的分析。該方法是一種分析化學方法，可以與標準的LC-MS/MS工作流程結合使用以形成離子淌度質譜（IMS-MS）。

　　布魯克公司蛋白質組學副總裁Gary Kruppa博士表示：“布魯克捕獲離子阱技術（TIMS）的發明使蛋白質組學中常規的離子淌度分析成為可能。隨著多種肽段從微型色譜柱洗脫出來，它們獨特的碰撞截面（CCS）允許在TIMS系統中進一步利用氣相分離，從而可以鑒定出更多的肽段。這種氣相分離是利用TIMS的結果，是除保留時間、荷質比以及離子強度以外的第四個維度，被人們稱為‘4D匹配’。”

　　4D匹配可以使研究人員憑借高靈敏度識別出豐度較低的蛋白質，例如生物體內的信號蛋白。CCS值可以用作依賴數據分析中的附加標識點。在獨立數據分析中，CCS值則可以用作對齊特征的唯一標簽。

　　最近，我們采訪了蛋白質組學領域最前沿的兩位研究人員，Max Plant Institute植物生物化學研究所負責人Jürgen Cox教授和Target Discovery Institute發現蛋白質組學負責人Roman Fischer博士，以了解有關4D蛋白質組學如何提高他們的研究。