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蛋白质测量溯源新途径基于同位素的无机质谱联用技术

2016.4.20

　　随着蛋白质组学研究的深入，人们已不仅仅满足定性分析蛋白质组，而进一步要求更加准确地定量描述蛋白质组。目前，蛋白质定量在临床检验、生物医药等重要领域起着关键作用，对于肿瘤标志物测定、临床疾病的诊断和治疗，蛋白质和多肽药物的质量检验等具有重要意义。准确的对蛋白质进行定量是定量蛋白组学的最终目标，在蛋白质测量分析研究中，对蛋白质定量结果的准确性、可比性和溯源性也提出了越来越高的要求。

　　无机质谱，也能开展蛋白质测量？

　　与生物质谱不同的是，电感耦合等离子质谱（ICP-MS）的离子源工作在约7000K 高温条件，进入ICP 蛋白质分子的化学键很容易被打开而成为原子，之后原子被电离为一价离子进入质谱仪。所以，在ICP-MS 不但可以分析元素周期表中的几乎所有元素，而且这种元素的特征响应（Element-specific response）与其原子所处的分子环境无关。这意味着在ICP-MS 中，如果定量蛋白质中某一元素，可以使用这种元素的任何形态作为标准溶液。在ICP-MS 可以测量的所有元素中，硫和磷是最适合作为蛋白质定量分析的内标元素。这是由于：一方面，硫磷是蛋白质中常见的元素，多数蛋白质都含有半胱胺酸或甲硫氨酸这样的含硫氨基酸；另一方面，硫原子多以共价键稳定地存在于蛋白质分子中。如果某种蛋白质已经由生物质谱鉴定，或者这种蛋白质分子的氨基酸序列和其中含有的硫原子数已知，那么就可以通过HPLC/ ICP-MS 联用系统分离蛋白质，并通过在线测量其中的硫而对蛋白质绝对定量。

　　高准确度的无机同位素技术，为蛋白质测量溯源提供新的武器！

　　同位素稀释质谱法(IDMS)是国际公认的物质量的绝对分析方法之一，该方法是在待测物加入待测元素的浓缩同位素稀释剂，通过所加稀释剂的量和测定混合物中同位素比值来计算待测元素的含量。IDMS方法具有灵敏度高，准确度好，能减小测定中的基体效应、等离子体源的变化和信号漂移等因素对测量准确度的影响等优点，测量中的不确定度可以被明确地评定和表达，测量结果可直接溯源到国际单位摩尔。在蛋白质测量中，加入无机的硫同位素稀释剂，待稀释剂与样品中待测元素达到同位素平衡后，对硫的同位素比值进行准确测量而得蛋白中硫的含量，从而计算出特定蛋白的含量。因此，到将灵敏、准确的同位素稀释技术应用于蛋白质定量分析，无疑将为解决定量蛋白质组学研究提供一条理想的途径。