什么是質(zhì)譜(MS)蛋白質(zhì)測序？

蛋白質(zhì)測序簡史

如今，DNA測序如此流行，以至于人們很容易忘記第一個(gè)測序的生物材料是蛋白質(zhì)——胰島素，由桑格完成。桑格和另一名研究人員埃德曼分別開創(chuàng)了蛋白質(zhì)測序。埃德曼降解，也稱為埃德曼測序仍在使用，盡管它與今天的質(zhì)譜(MS)蛋白質(zhì)測序相比有許多缺點(diǎn)。

由于在他的蛋白質(zhì)測序工作中獲得的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，桑格繼續(xù)發(fā)展他現(xiàn)在廣為人知和使用的DNA測序方法。然而，當(dāng)DNA序列告知研究人員在給定途徑中的潛在細(xì)胞參與者時(shí)，蛋白質(zhì)測序輸出的信息是實(shí)際的路徑中的效應(yīng)器。蛋白質(zhì)測序是使用MS推導(dǎo)特定蛋白質(zhì)的氨基酸(aa)代碼的過程；重新蛋白質(zhì)測序通常不依賴于以前建立的數(shù)據(jù)庫。今天，蛋白質(zhì)測序繼續(xù)提供重要的信息，包括可能無法通過DNA測序獲得的數(shù)據(jù)，如對生物功能和過程至關(guān)重要的蛋白質(zhì)修飾。

蛋白質(zhì)測序和抗體

蛋白質(zhì)測序最有用的應(yīng)用之一是確定抗體序列。有爭議的是，蛋白質(zhì)測序是目前可用于闡明抗體編碼的最合適的技術(shù)。特別是重新蛋白質(zhì)測序是抗體測序的完美應(yīng)用，因?yàn)樗苊饬嘶谕葱缘臄?shù)據(jù)庫搜索中的隨機(jī)或偏倚引入?？贵w產(chǎn)生的過程包括漿細(xì)胞基因的廣泛重排和組合，以產(chǎn)生一組不同的抗體克隆(多克隆抗體，PAB)。因此，抗體序列發(fā)現(xiàn)必須通過重新排序方法。

在學(xué)術(shù)和工業(yè)研究中使用的抗體驗(yàn)證過程中，蛋白質(zhì)測序作為一種工具變得尤其相關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)抗體生產(chǎn)首先通過用期望的抗原(目標(biāo)外來分子)攻擊動物來引發(fā)免疫反應(yīng)開始。生產(chǎn)動物的漿細(xì)胞經(jīng)歷了導(dǎo)致PAB的遺傳超突變和重排事件。然后使用傳統(tǒng)的分子生物學(xué)技術(shù)從pAb混合物中分離出單個(gè)克隆(單克隆抗體，mAbs)。變異是由許多因素引起的，潛在的問題是用相同的抗原攻擊相同的動物會產(chǎn)生不同批次的單克隆抗體，每種抗體具有不同的結(jié)構(gòu)和活性。對出售的單克隆抗體進(jìn)行DNA測序常常被繞過，因?yàn)樗婕叭唛L的生物信息學(xué)分析，并且需要進(jìn)入細(xì)胞系?；贛S的蛋白質(zhì)測序可以容易地確認(rèn)單克隆抗體的編碼，然后可以用于重組抗體的表達(dá)以確保再現(xiàn)性。當(dāng)抗體生產(chǎn)細(xì)胞系消失、生產(chǎn)動物死亡或DNA不可用時(shí)，可以額外進(jìn)行基于MS的蛋白質(zhì)測序。結(jié)合其他生物物理和生物化學(xué)方法，質(zhì)譜也可用于表征抗體的結(jié)構(gòu)、親和力和其他特性。因此，基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)測序?qū)τ诳茖W(xué)和醫(yī)學(xué)研究和發(fā)展的許多方面來說是一個(gè)很好的工具。

蛋白質(zhì)測序和聚糖位點(diǎn)的鑒定

基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)分析也可用于提供通過DNA測序無法獲得的額外數(shù)據(jù)。許多對蛋白質(zhì)功能重要的翻譯后修飾(PTM)極其困難，有時(shí)不可能從DNA測序中推導(dǎo)出來。大部分時(shí)間需要大量的生物信息學(xué)來預(yù)測PTM位點(diǎn)，例如多聚糖位點(diǎn)，而MS可以在一周內(nèi)確認(rèn)它們。例如，糖基化可以發(fā)生在天冬酰胺(Asn，普通)靠近絲氨酸(Ser，S)或蘇氨酸(Thr，T)，或在Ser或Thr的羥基側(cè)鏈的氧原子上。糖基化PTMs因此可以描述為普通-鏈接或O-鏈接。盡管對于N-連接的糖基化存在aa序列基序(Asn-X-Ser/Thr，其中X是除脯氨酸之外的任何aa)，但是沒有DNA/RNA或者甚至蛋白質(zhì)基序/共有序列可用于O-連接的糖基化PTMs。抗體中的聚糖鑒定尤其重要，因?yàn)榭乖Y(jié)合位點(diǎn)的糖基化對于親和力和穩(wěn)定性非常重要。

蛋白質(zhì)測序優(yōu)于DNA測序

盡管基因組信息廣泛可用，但幾乎沒有蛋白質(zhì)組信息來支持它。一些基因組尚未進(jìn)行DNA測序，一些基因組測序不完整或注釋不當(dāng)。即使在完全DNA測序的基因組中，如人類基因組，來自這些基因的預(yù)期蛋白質(zhì)產(chǎn)物也有待證實(shí)，這可以通過MS最有效地完成。人類基因組中有20，000到25，000個(gè)基因，但由于選擇性剪接和RNA和蛋白質(zhì)水平的其他修飾，這些基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)比預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)多。到目前為止發(fā)現(xiàn)的人類蛋白質(zhì)組在計(jì)算額外的蛋白質(zhì)時(shí)僅僅觸及了表面；有人估計(jì)我們蛋白質(zhì)組中的蛋白質(zhì)總量達(dá)到十億。通過質(zhì)譜蛋白質(zhì)測序工作獲得的發(fā)現(xiàn)將在科學(xué)和醫(yī)學(xué)工作的許多方面產(chǎn)生重大影響。

輝駿生物基于高精度、高分辨率質(zhì)譜設(shè)備，結(jié)合自主研發(fā)的測序技術(shù)平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對抗體氨基酸序列的精準(zhǔn)解讀。同時(shí)，我們有自建的高通量表達(dá)驗(yàn)證平臺，能夠?qū)σ褱y得的抗體序列進(jìn)行高通量表達(dá)驗(yàn)證，從而保證交付抗體的活性。

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