深度解析《科学》蛋白新技术

　　

生物通报道：来自美国康奈尔大学Baker实验室化学与化学生物系，以及奥地利因斯布鲁克大学（University of Innsbruck）分子生物学有机化学研究院（Institute of Organic Chemistry and Center for Molecular Biosciences Innsbruck，CMBI）的研究人员发现了一种称为 top-down的新技术，成功突破了以往质谱技术测量上的限制，可以以高于过去四倍的精准方法分析含有2000个氨基酸的蛋白，观察蛋白生理活动。这一研究成果公布在上一期（10月6日）《Science》杂志上。

链接：
Science 6 October 2006:
Vol. 314. no. 5796, pp. 109 - 112
DOI: 10.1126/science.1128868
Extending Top-Down Mass Spectrometry to Proteins with Masses Greater Than 200 Kilodaltons 
[Abstract]

这种“top-down”的新技术主要基于质谱仪的技术原理，即通过测量离子或带电颗粒的质量，离子架与电荷量的变化来了解微小蛋白分子的活动。在分析的过程中，先把大片段蛋白打碎成不同的小片段，记录下各个小分子蛋白的详细资料，然后将这些小分子蛋白进行蛋白数据库比对，当生理活动与蛋白质的代谢行为发生时，比如氧化或是磷酸化等等，蛋白本身就会因为不同原子的加入或分离而改变了质量、离子架与电荷量的关系，再利用质谱仪技术的就可以测量分子活动的细节了。

“top-down”技术与以往的“Bottom-up”技术并不相同，见下图，

“Bottom-up”技术（上半部分）是目前较为广泛使用的一种技术，这种技术主要是通过将目的蛋白用酶比如trypsin进行消化，得到的多肽用质谱进行分析，这个过程有两个步骤，第一个（图上标记为MS）是确定完整的tryptic多肽，第二个过程（图上标记为MS/MS）中，这些多肽离子通过片段化后检测蛋白序列以及蛋白修饰。

而“top-down”技术（下半部分）中，原初蛋白离子就被直接片段化进行质谱分析，获得这个蛋白的分子质量，形成蛋白离子片段ladders，通过这些信息就可以分析得到蛋白的最完整结构了。

但是文章作者提到“top-down”技术也存在不足，因为这个方法获得的蛋白修饰的信息较少，因此可能更适合于测量每个蛋白的完整状况并提供更准确的蛋白身份认定，以及揭示出突变和修饰信息。而“Bottom-up”技术则适用于进行较大规模蛋白研究，因为它能从一个样本中确定出大量的蛋白，但不能给出每个蛋白的完整信息。
（生物通：张迪）