4D LFQ定量蛋白质组学分析

• 服务简介

  
  

  非标(Label-free)蛋白质组定量技术是一种不依赖于同位素标记的新型蛋白质定量技术，该技术通过液质联用对蛋白质酶解肽段进行分析，无需昂贵的稳定同位素标签做内部标准，只需分析大规模鉴定蛋白质时所产生的质谱数据，比较不同样本中相应肽段的信号强度，就能对相应的蛋白质进行相对定量。
  

  

  1. 3D Label-free技术路线示意图

  
  

  4D-LFQ蛋白质组学则是在3D分离的基础之上增加了第四维度，离子淌度（mobility）的分离（图1）。离子淌度主要根据离子的形状和截面进行分离，为复杂体系样品的测定带来了更多的可能。

   

  图2. 4D-LFQ蛋白质组学

• 技术原理

  基于质谱的蛋白质组学研究，其基本原理主要是通过对被测样品离子的理化性质的测定来进行分析，根据样品的质量谱图和相关信息能够得到定性定量结果。在3D蛋白质组学中，质谱会根据保留时间（retention time）、质荷比（m/z）、离子强度（intensity）这三个维度的性质对肽段离子进行鉴定和定量。4D蛋白质组学则是在3D分离的基础之上增加了第四维度，离子淌度（mobility）的分离（图1）。离子淌度主要根据离子的形状和截面进行分离，为复杂体系样品的测定带来了更多的可能。

  
  

• 仪器设备

  Bruker timsTOF Pro质谱仪

• 技术优势

  4D蛋白质组学依托于timsTOF Pro质谱仪，采用PASEF（Parallel Accumulation Serial Fragmentation，同步累积连续碎裂）技术，扫描速度高达100Hz并对低丰度的母离子进行智能叠加选择，带来扫描速度革命性的提升（图2）。

   

  图2. PASEF采集循环打破数据采集速度记录

  
  

  Tims（Trapped Ion Mobility Spectrometry，捕获离子淌度）所新增的离子淌度分离，能够区分m/z差值非常小的共洗脱肽段，从而产生专属性更高的MS/MS谱图，使得在3D条件下中被掩盖的低丰度蛋白信号能够被区分和识别出来，极大提高检测灵敏度（图3）。

   

  图3. Tims带来更高专属性和灵敏度

  在扫描速度和灵敏度大幅度提升的基础之上，更低的进样量却能带来更深的蛋白组学覆盖，进一步提高蛋白组学通量，在同等机时和微量样品的条件下可以多检测50%-100%的蛋白质或修饰位点。同时，凭借“4D对齐”技术，新一代的label-free定量技术从根本上解决了传统非标定量随机性强、缺失值多的问题，定量更加准确。最后，得益于极高的检测效率，4D蛋白质组技术还能够大幅压缩检测周期，给研究者更快速的体验。

• 应用领域

   首先，4D蛋白组基于其速度、灵敏度、通量的提升，能极大的提高常规蛋白质组的检测，特别适用于临床蛋白质组学的应用。同时，在一些需要增加灵敏度的应用如蛋白质修饰组学中修饰肽段的富集中，4D蛋白组可以充分发挥其独特的优势。最后，对于一些数量有限的待分析样本如干细胞、免疫细胞等或亚细胞结构，运用4D蛋白组能够大大提高其鉴定通量。

  

  
  

• 参考文献

  Florian Meier, et al., 2018, Online Parallel Accumulation–Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer. Molecular & Cellular Proteomics.

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