MaxDIA：将蛋白质组学提升到一个新的水平

一个新的软件通过提供一个允许高度敏感和准确的数据分析的计算工作流程，改进了数据独立的蛋白质组学采集。

　　

蛋白质对我们细胞的功能至关重要，但关于它们的合成、数量、功能和缺陷的许多问题仍然没有得到解答。高通量技术可以帮助我们提高对这些分子的理解。在液相色谱和质谱(MS)分析中，蛋白质被分解成更小的肽段，这一过程被称为“猎枪蛋白质组学”。随后用质谱仪测定这些肽的质荷比，从而得到质谱。从这些光谱中，可以重建被分析蛋白的身份信息。然而，数据的数量和复杂性给数据的分析和解释带来了挑战。

用质谱分析蛋白质的两种方法

猎枪蛋白质组学主要采用两种方法:数据依赖获取(DDA)和数据独立获取(DIA)。在DDA中，预先选择样品中最丰富的肽段进行片段化和测量。这允许重建这几个预先选择的多肽的序列，使分析更简单和更快。然而，这种方法诱导了对高度丰富的肽的偏爱。相比之下，DIA更加健壮和敏感。从一定质量范围的所有肽片段和测量一次，没有预先选择的丰度。

结果，该方法产生了大量的数据，获得的信息的复杂性大大增加。到目前为止，对原始蛋白质的鉴定只能通过将新测量的光谱与包含先前测量的光谱的文库中的光谱进行匹配。

将DDA和DIA结合在一起

Jürgen Cox和他的团队现在已经开发了一个软件，为DIA数据提供一个完整的计算工作流。它首次允许以同样的方式将算法应用于DDA和DIA数据。因此，基于DDA或DIA的研究现在将更容易进行比较。MaxDIA分析有或没有谱库的蛋白质组学数据。利用机器学习，软件预测肽片段和光谱强度。因此，它可以在硅中创建精确的质谱库。通过这种方式，MaxDIA包含了一种无库发现模式，可以可靠地控制假阳性蛋白的鉴定。

此外，该软件支持bootstrap DIA、BoxCar DIA和捕获离子迁移谱DIA等新技术。下一步是什么?该团队已经在进一步改进该软件。一些扩展正在开发中，例如改进翻译后修饰的分析和交联肽的鉴定。

使研究人员能够进行复杂的蛋白质组学数据分析

MaxDIA是一款免费软件，可供世界各地的科学家使用。它被嵌入到已经建立的软件环境MaxQuant中。介绍MaxDIA的论文的第一作者Pavel Sinitcyn说:“我们希望让所有的研究人员都能访问蛋白质组学数据分析。”因此，在MaxQuant暑期学校，Cox和他的团队为所有感兴趣的研究人员提供该软件的实践培训。因此，它们有助于弥合湿式实验室工作和复杂数据分析之间的差距。

Sinitcyn表示，其目标是“将马克斯·普朗克生物化学研究所的质谱技术应用于临床。”现在可以测量和分析成千上万种蛋白质，而不是只测量少数蛋白质。这为医疗应用开辟了新的可能性，特别是在个性化医疗领域。

Journal Reference:

1. Pavel Sinitcyn, Hamid Hamzeiy, Favio Salinas Soto, Daniel Itzhak, Frank McCarthy, Christoph Wichmann, Martin Steger, Uli Ohmayer, Ute Distler, Stephanie Kaspar-Schoenefeld, Nikita Prianichnikov, Şule Yılmaz, Jan Daniel Rudolph, Stefan Tenzer, Yasset Perez-Riverol, Nagarjuna Nagaraj, Sean J. Humphrey, Jürgen Cox. MaxDIA enables library-based and library-free data-independent acquisition proteomics. Nature Biotechnology, 2021; DOI: 10.1038/s41587-021-00968-7