蛋白质序列测序的方法及其应用

蛋白质序列测序是确定蛋白质中氨基酸的确切顺序的过程，它可以分析氨基酸序列、确认蛋白质结构和功能、识别新的蛋白质生物标志物和药物靶标、构建系统发育树以了解进化关系，以及直系同源和旁系同源蛋白质的鉴定。

蛋白质测序可分为三种主要方法：研究 N 末端、探索 C 末端（方法有限，通常涉及羧肽酶）以及将多肽分解为肽。Edman 降解技术等经典蛋白质测序方法可以系统地消除肽氨基末端的氨基酸残基，从而保持蛋白质的完整性。相比之下，新一代蛋白质测序（NGPS）利用先进技术全面识别生物有机体中的所有蛋白质种类，为疾病研究和免疫治疗提供前所未有的精度和潜在应用。

一、Edman 降解法：

这是最传统的方法，可以连续地、逐一地确定蛋白质的N端氨基酸序列。在每一轮中，蛋白质的N端氨基酸被选择性地标记，然后被切除并识别。这个过程可以多次重复，逐步确定氨基酸序列。缺点是它通常只能测定蛋白质的前20-30个氨基酸残基，而且需要较大量的纯净蛋白。

应用：

• N-末端序列分析
• 小至中等大小的多肽（通常在5到50个氨基酸长）序列分析

图1.Edman测序实验流程图

二、质谱法：

近年来，质谱法已经成为蛋白质测序的首选方法，它涉及电离、带电粒子加速进入质量分析器以及基于与质荷比 (m/z) 成比例的偏转的检测。对于大蛋白质，进样方法包括扩散、液体注射或激光解吸。 LCMS 将HPLC与质谱联用，用于分析复杂的混合物。

是目前常用的技术，它采用电喷雾电离 (ESI) 来实现可靠的界面。它适用于各种生物分子，串联 MS 和稳定同位素可提高灵敏度和准确性。尽管需要进行方法优化以减少离子抑制，但快速扫描可以实现多重分析，在一次运行中测量多种化合物。随着仪器变得越来越便宜，LC-MS 在临床生物化学中变得越来越重要，与液相色谱和免疫测定等传统方法竞争。LC-MS

通常用于串联质谱 (MS/MS)，根据不同的 m/z 比选择离子，并采用碰撞诱导解离 (CID) 使离子阱中选定的离子碎裂，从而可以测定肽/蛋白质序列。该技术通常涉及由碰撞池分隔的两个质量分析器，但也可以使用四极离子阱在单个质量分析器中完成。四极杆质量分析仪

应用：

• 蛋白质的末端（N端或C端）测序、蛋白质的全序列测定、从头测序和突变分析
• 未知蛋白质的鉴定：通过质谱分析获得的肽段质量和序列信息，与蛋白质数据库进行匹配，以鉴定样品中的蛋白质。
• 复杂样品中蛋白质的识别：从体液、细胞或组织样品中识别出数百至数千种蛋白质。

图2. 质谱测序示意图

三、下一代测序技术

下一代蛋白质测序 (NGPS) 彻底改变了单一生物有机体中所有蛋白质种类的全面识别。它代表了一项旨在精确提取蛋白质组数据的技术举措。 NGPS 能够识别低丰度的蛋白质，包括那些经历翻译后修饰的蛋白质。 NGPS通过精确识别蛋白质序列并实现抗体变异性研究，有望彻底改变疾病研究、免疫治疗和疫苗开发。

应用：

• 高通量测序： NGPS 可以实现高通量的蛋白质测序，大大提高了测序的速度和效率。这对于处理大规模的样本集合或者需要进行大量蛋白质分析的研究项目非常有用。
• 低成本测序： NGPS 技术的发展可以降低蛋白质测序的成本，使更多的科研团队和实验室能够承担起蛋白质组学研究，推动该领域的发展。
• 深度测序： NGPS 可以实现更深度的蛋白质测序，使得科学家们可以更全面地了解样本中的蛋白质组成和特征。这对于研究复杂的生物学系统、疾病机制以及药物作用机理非常重要。
• 单细胞蛋白质组学： NGPS 技术的发展使得单细胞蛋白质组学研究成为可能。科学家们可以利用 NGPS 对单个细胞中的蛋白质进行测序，从而揭示不同细胞状态下的蛋白质表达模式和功能。
• 动态蛋白质组学： NGPS 可以实现对蛋白质组的动态监测，包括蛋白质的翻译后修饰、蛋白质互作网络的变化等。这有助于理解细胞内外环境对蛋白质表达和功能的调控机制。

百泰派克生物科技使用nano LC-MS/MS纳升色谱结合串联质谱及岛津公司Edman降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供服务，包括对蛋白质的、、和，以及服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的服务，对蛋白序列进行分析。基于质谱的蛋白测序分析氨基酸组成分析N端测序C端测序全序列分析基于Edman降解的蛋白质N端序列分析蛋白质从头测序