中科院：預(yù)處理顯著提高蛋白質(zhì)鑒定率

2014年11月30日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《分子與細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)》molecular & Cellular Proteomics在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所系統(tǒng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室曾嶸研究組與美國(guó)范德堡大學(xué)定量科學(xué)中心石瑜研究組的最新合作研究成果，揭示了穩(wěn)定同位素化學(xué)標(biāo)記高精度質(zhì)譜數(shù)據(jù)中高豐度、高頻率噪音離子的去除可以顯著提高蛋白質(zhì)鑒定率。

在定量蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，穩(wěn)定同位素標(biāo)簽結(jié)合高精度質(zhì)譜儀可以在一次實(shí)驗(yàn)中對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行相對(duì)定量比較，這種策略比非標(biāo)記定量具有更高的精確性。另一方面，體外化學(xué)標(biāo)記相對(duì)于體內(nèi)標(biāo)記方法如SILAC，具有更高的樣品通量和普適性，使得體外化學(xué)標(biāo)記在定量蛋白質(zhì)組學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于該策略得到的肽段二級(jí)質(zhì)譜譜圖，其中的報(bào)告離子用于定量，而其他離子則用于鑒定該肽段。但報(bào)告離子以及其伴生離子并未包含多肽序列信息，這些離子會(huì)降低數(shù)據(jù)庫(kù)搜索鑒定的敏感性和準(zhǔn)確性。由于定量是建立在數(shù)據(jù)庫(kù)鑒定的基礎(chǔ)之上，在數(shù)據(jù)庫(kù)搜索前對(duì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理就尤為重要。

在曾嶸研究員和石瑜教授的共同指導(dǎo)下，盛泉虎，李榮霞和戴捷等人對(duì)穩(wěn)定同位素化學(xué)標(biāo)記數(shù)據(jù)首先進(jìn)行了高豐度、高頻率離子的分析，然后進(jìn)行了16種不同組合的數(shù)據(jù)預(yù)處理，最后用5種不同搜索引擎進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫(kù)搜索分析。研究表明，在高精度質(zhì)譜數(shù)據(jù)中，存在大量穩(wěn)定同位素標(biāo)簽相關(guān)的高豐度、高精度離子。結(jié)合各種預(yù)處理方法，判別和去除這些離子可以提高四標(biāo)數(shù)據(jù)16.3%的鑒定譜圖，13.9%的鑒定肽段以及6.6%的雙肽段鑒定蛋白質(zhì)。對(duì)于八標(biāo)復(fù)雜數(shù)據(jù)，預(yù)處理方法則可提高50.2%的鑒定譜圖，39.5%的鑒定肽段以及25.2%的雙肽段鑒定蛋白質(zhì)。這表明，標(biāo)記通道的增加，在提高樣品通量的同時(shí)，也引入了更多的伴生離子，判別和去除這些離子可以更顯著提高鑒定的敏感性。

基于組學(xué)大數(shù)據(jù)和系統(tǒng)生物學(xué)平臺(tái)，曾嶸研究組通過(guò)多年努力自主開(kāi)發(fā)了一系列蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析技術(shù)，該工作建立的方法與此前的Buildsummary，ProteomicsTools, SRMBuilder 等工具一起 (Sheng et al., J Proteome Res 2012; Su et al., JMCB, 2014)，形成了更加完善的蛋白質(zhì)組學(xué)工作流程。

該研究工作得到了國(guó)家科技部和國(guó)家自然科學(xué)基金資助。

示意圖：預(yù)處理可以顯著提高譜圖、肽段和可靠蛋白質(zhì)的鑒定率