质谱法在组蛋白修饰研究中的优势与挑战

组蛋白翻译后修饰（Post-translational modifications, PTMs）是调控染色质结构、基因表达活性和细胞命运决定的核心机制。不同修饰类型如乙酰化（Ac）、甲基化（Me）、磷酸化（P）、泛素化（Ub）等，构成复杂的“组蛋白修饰代码”，共同参与表观遗传调控网络。近年来，随着质谱技术（Mass Spectrometry, MS）的飞速发展，组蛋白PTMs研究进入了一个“可解析、可定量、可组合”的全景化阶段。相比抗体法（如ChIP-seq、WB），质谱法提供了更强的数据深度与结构信息，但也面临特有的技术挑战。

 

一、质谱法在组蛋白修饰研究中的核心优势

1、质谱法无需抗体依赖，识别更全面

（1）质谱直接基于肽段质量检测，不受抗体特异性限制

（2）可在一次检测中识别多种修饰类型与位置，尤其适用于未知或低频修饰筛查

 

2、质谱法可解析修饰组合，实现“共存修饰”精确还原

（1）通过Middle-down或Top-down策略保留更多蛋白结构信息

（2）可识别同一肽段上多位点协同修饰（如H3K9ac+H3K14me1）

 

3、质谱法具备定量能力，支持时间点/处理组比较

（1）通过Label-free或TMT/iTRAQ标记策略实现修饰水平定量

（2）结合PRM靶向分析可精确验证关键差异修饰位点

 

4、质谱法适用样本广泛，适配复杂组织或微量模型

（1）可用于细胞系、组织样本、类器官、胚胎等多种样本类型

（2）搭配优化富集与衍生策略，最低可支持数万细胞级别分析

 

二、质谱法在组蛋白修饰研究中的关键挑战

1、组蛋白酶解困难，肽段过短或重叠

（1）H3/H4尾部富含Lys/Arg，Trypsin酶解易导致碎片化严重

（2）需采用化学衍生封闭Lys残基（如丙酰化） + GluC/ArgC等联合酶解策略

 

2、多修饰共存干扰谱图解析

（1）修饰种类/位置组合庞大，可能引起同位素峰重叠与识别歧义

（2）需依赖高分辨平台（≥60,000）+专业搜索引擎（Byonic、MaxQuant等）进行精确识别

 

3、修饰丰度低、动态范围大

（1）某些修饰如H3K27me3在特定细胞中极低丰度，难以从背景中区分

（2）建议结合靶向质谱（PRM），提高检测灵敏度，并配套修饰富集策略

 

4、数据处理门槛高，生信解释复杂

（1）需建立适配修饰搜索参数、背景修饰数据库和修饰特征离子谱库

（2）结果解释需结合染色质状态、生物学功能等多维背景

 

三、质谱法在组蛋白修饰研究中的科研设计平衡策略建议

1、全谱 vs 靶向策略联合

（1）可先通过DDA绘制修饰全图谱，初步识别关键位点

（2）再用PRM/SRM对差异修饰进行精准定量验证，提高效率和深度

 

2、Bottom-up vs Middle-down选择

（1）Bottom-up适合常规修饰扫描与初筛，效率高、数据成熟

（2）Middle-down适用于高置信组合修饰结构研究，但对设备与分析要求更高

 

3、质谱法中样本处理建议

（1）酶解前避免冻融反复、使用修饰保护剂（如HDAC抑制剂）

（2）使用StageTip/C18柱进行充分脱盐，减少干扰离子

（3）小样本建议使用微柱富集+低流速纳液系统，提高灵敏度

 

四、质谱法在组蛋白修饰研究中未来趋势展望

1、单细胞修饰组学（scHistone PTMs）正在崭露头角，未来将揭示细胞异质性调控机制

2、辅助修饰谱图识别与注释将极大提升分析速度与准确率

3、质谱+空间组学联动分析，将修饰信号与组织结构信息融合，为发育与肿瘤研究提供新的解决方案

 

质谱技术正在从“蛋白组”深入到“修饰组”的细分领域，在组蛋白修饰研究中发挥着不可替代的作用。面对染色质调控这一复杂系统，质谱法提供的不仅是检测手段，更是解析机制的钥匙。未来，随着技术不断进步与算法不断优化，质谱将在表观遗传调控研究中持续拓展边界。如果您正在研究染色质调控、胚胎发育、细胞命运或肿瘤表观机制，欢迎咨询百泰派克生物科技，我们将为您的科研课题提供可靠的数据支持与技术保障。

 

 

 

百泰派克生物科技特色项目

 

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

 

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

 

 

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

 

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

 

 

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

 

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

 

 

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

 

 

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

 

 

百泰派克生物科技七大检测平台

 

 

 

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!