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蛋白组 · 质谱鉴定

LC-MS/MS 蛋白鉴定

把一条胶里有什么蛋白问清楚。LC-MS/MS 蛋白鉴定用高分辨液相色谱-质谱联用系统对目的条带做检测,把条带里的蛋白切成肽段逐个测二级谱图,再回到数据库比对,最后按蛋白丰度从高到低给一份鉴定列表——一条 SDS-PAGE 胶条、一次 Co-IP 的洗脱液、一份 pull-down 产物都能送,不依赖抗体,也不需要先知道里面有什么。

  • 胶内酶解
  • 高分辨 LC-MS/MS
  • 蛋白质鉴定列表
  • 序列覆盖图
  • IP-MS / Co-IP-MS
  • RNA / DNA pull-down
1条SDS-PAGE 条带即可送检
2张鉴定列表 + 序列覆盖图
≥20µg溶液样品蛋白建议量
4类胶条 / 溶液 / 洗脱液 / 纯化蛋白
01

技术简介

LC-MS/MS 蛋白鉴定使用高分辨液相色谱-质谱联用系统对目的条带进行质谱检测分析,按照蛋白丰度排序的蛋白质鉴定列表方式进行报告反馈。其基本原理是利用质谱仪得到二级质谱的离子峰分布来鉴定样品中的肽段,进而鉴定蛋白种类。

拆开看是三步:先用液相把肽段分开——酶解后的肽段混合物按疏水性依次洗脱,让质谱在同一时刻面对尽量少的分子;再测两级质谱——一级谱(MS)给出每个肽段离子的质量,仪器挑出信号强的进入碰撞池打碎,二级谱(MS/MS)记下碎片离子的质量分布;最后回到数据库——碎裂规律是可预测的,把实测碎片图谱与理论图谱比对,就能反推出这段肽的氨基酸序列,再由肽段归属到蛋白。

所以这项服务回答的是"这条带里有什么"。它不需要先验假设,也不要求靶蛋白有可用抗体,适合的对象包括:SDS-PAGE 上差异表达或特异出现的条带、Co-IP/IP 的洗脱液、RNA 或 DNA pull-down 的洗脱产物、体外纯化或重组蛋白、以及需要确认是否为目的蛋白的样品。反过来,如果你要的是"两组之间各蛋白的表达量差多少",那属于定量蛋白质组(DIA、LFQ、iTRAQ/TMT),不是本页的服务范围。

关于"鉴定到几个蛋白":一份胶条里通常不止一个蛋白,丰度高的主带之外往往混着共存迁移的杂蛋白、以及背景中的角蛋白。我们不做人为裁剪——列表按丰度排序完整给出,并标注每条蛋白的唯一肽段数、谱图数与序列覆盖度,让你自己判断哪一条才是真正的主带。刻意只报一个蛋白名反而是危险的。
02

技术优势

1

不依赖抗体,也不需要先验假设

只要能拿到条带或洗脱液即可上机。对没有商品化抗体、或是做未知互作筛选的课题,这是最直接的一条路。

2

靠碎片谱图定序列,不是靠分子量猜

结论建立在二级谱图与理论谱图的匹配上,而不是"条带大小差不多"。同源蛋白、不同 isoform 有各自的特征肽段时,是可以区分开的。

3

列表按丰度排序,直接可用于筛选

丰度参考值高的排在前面,配合唯一肽段数与覆盖度,能快速圈定候选,省掉自己二次排序的时间。

4

与互作组实验天然衔接

Co-IP-MS、ChIRP-MS、RNA/DNA pull-down 的下游都是它。同一批样品做完富集直接进质谱,中间不用换服务商。

5

结果可追溯

交付时一并给出支撑每条鉴定的谱图信息与覆盖度,审稿人问"凭什么说是这个蛋白"时,有据可查。

6

可以顺着往下做

鉴定只是第一步。想继续做定量、修饰或靶向验证,可在同一平台上接 PRM、磷酸化蛋白组,样品与方法学信息能沿用。

03

技术流程

1

条带定位

对照 Marker 与染色的胶图确认目标条带,拍照存档。

2

切胶与脱色

切下目的胶粒,洗净考染/银染染料。

3

还原烷基化

打开二硫键并封闭巯基,让酶切更完全。

4

酶解

胰蛋白酶胶内酶解,切成可被质谱读取的肽段。

5

肽段提取

回收酶解肽段、脱盐浓缩,去除盐与去污剂干扰。

6

液相分离

纳升级反相色谱梯度洗脱,降低共洗脱复杂度。

7

质谱采集

一级扫描选母离子,逐个碎裂采集二级碎片谱图。

8

检索与报告

数据库比对、可信度过滤,出具鉴定列表与覆盖图。

最容易毁掉结果的两件事:一是角蛋白污染——皮肤屑、毛发、普通手套都会把人角蛋白带进样品,而角蛋白极易被高灵敏质谱捕获,弱条带甚至整张谱图都可能是它;操作全程戴无粉手套、用洁净器械、避免裸手接触胶面。二是去污剂与尿素——SDS 会严重抑制酶活和离子化,尿素在加热条件下造成氨甲酰化修饰;送溶液样品前请说明缓冲体系,我们会在前处理阶段针对性去除。
04

样本要求

样品类型送样量建议处理与保存注意
SDS-PAGE 胶条
考马斯亮蓝染色
单条带 ≥1×1 mm 胶粒
(约 1 mm³)
切下后置于洁净离心管,4 ℃ 保存;尽快寄送 染色要充分,条带肉眼可辨;避免用手直接触碰胶面
SDS-PAGE 胶条
银染
同上 同上,务必注明染色方法 必须使用质谱兼容银染法;含戊二醛的交联染色会让蛋白无法酶解
溶液样品
IP/Co-IP 洗脱液、pull-down 产物、纯化蛋白
蛋白总量 ≥20 µg
浓度 ≥0.1 µg/µL
−80 ℃ 冻存,干冰运输;避免反复冻融 请说明缓冲液成分(是否含 SDS、尿素、甘油、高盐等),并注明是否做过还原烷基化
其它蛋白样品
膜蛋白、高分子量蛋白、修饰蛋白
个案评估 同溶液样品 疏水性强或分子量过大的蛋白酶解肽段少、覆盖度低,方案阶段先沟通可行性

以上是送样起点,不是硬性门槛。条带偏弱、样品背景复杂、或需要鉴定修饰位点时,请先与技术顾问沟通——多数情况下可以通过调整上样量、染色方式和酶解策略解决。实际要求以最新版本的送样规范为准。

05

应用案例

结果长什么样

第一份是蛋白质鉴定列表:按蛋白丰度参考值从高到低排列,每条蛋白给出匹配谱图数、唯一肽段数与覆盖度,用于快速锁定主带。第二份是目的蛋白序列覆盖图:把鉴定到的肽段映射回蛋白全长序列,直观显示实测区域覆盖了哪些区段——覆盖度越高,鉴定结论越扎实。

LC-MS/MS 蛋白质鉴定列表示例:按蛋白丰度参考值排序,列出蛋白编号、名称、分子量与匹配谱图数
蛋白质鉴定列表(按蛋白丰度参考值排序)
目的蛋白序列覆盖图示例:鉴定到的肽段高亮标注在蛋白全长序列上,显示覆盖区域与覆盖比例
目的蛋白序列覆盖图

案例:鉴定与靶标蛋白 DDX58 相互作用的蛋白质

为了实现这一目标,选取两种细胞系(一种为稳定表达带 HA 标签 DDX58 蛋白的 293 细胞系,命名为实验组 T;另一种为常规 293 细胞系,命名为对照组 C),用 HA 抗体分别免疫共沉淀实验组 T 及对照组 C,收集蛋白洗脱液,溶液内酶解后,通过质谱分析,排除非特异性结合蛋白,最终筛选出与 DDX58 相互作用的蛋白。

在实验组 T 和对照组 C 中鉴定到的蛋白可以分为两大类:一类是在 T 组含量比在 C 组多的蛋白,另一类则是含量相当或在 C 组更多的蛋白。根据实验目的,需要关注的蛋白是第一类,作为互作的候选蛋白。部分鉴定结果如下表所示,靶标蛋白 DDX58 只在实验组 T 中被检测到,ACTN4、SFPQ、SND1 则可能是 DDX58 的相互作用蛋白。基于蛋白质丰度越高,采集到的二级谱图数越多的原则,我们采用谱图计数方法进行蛋白含量相对比较,结果见下表:

DDX58 互作蛋白鉴定案例:实验组 T 与对照组 C 中 DDX58、ACTN4、SFPQ、SND1 等蛋白的谱图计数与相对丰度比较
DDX58 互作蛋白筛选:靶标蛋白仅在实验组被检出,ACTN4/SFPQ/SND1 为候选互作蛋白
06

常见问题

一条条带就够了吗?条带很弱怎么办?
一条清晰的条带通常就够。条带弱的话,优先加大上样量、多切几条平行泳道的同一位置,或者改用灵敏度更高的染色方式——不要为了凑量把旁边杂带一起切进来,那样只会让列表更难读。若确实只有极微量样品,方案阶段说明情况,我们再定策略。
银染的胶可以做吗?
可以,但必须是质谱兼容的银染法。传统银染里的戊二醛会把蛋白交联固定,酶解根本切不动;另外染色后要充分水洗。送样时请注明使用的是哪种银染试剂盒或方法。
为什么结果里全是角蛋白?
角蛋白来自人的皮肤、毛发和粉尘,几乎无处不在,而它在质谱里信号又特别强,容易盖过真正的目标。做法上全程戴无粉手套、使用洁净的切胶刀片与离心管、在超净台操作;分析端我们会按常见污染物库标注,并在报告中提示。
能鉴定到"种"或者"亚型"吗?
取决于这个蛋白有没有特征肽段。如果同源蛋白或 isoform 之间存在只属于其中一条的肽段,且这段肽段被测到,就能区分;测不到就只能在"蛋白组(protein group)"层面报告。这是方法本身的边界,我们会如实标注,不做过度归并。
膜蛋白、分子量特别大的蛋白能鉴定吗?
难度比常规可溶性蛋白高,主要卡在酶解——疏水跨膜区酶切位点少,切出来的肽段要么太长要么太疏水,不易离子化和检出。不是不能做,但需要调整酶和提取条件,且覆盖度通常偏低。这类样品建议提前沟通。
用哪个数据库检索?可以自定义吗?
默认使用公共数据库(如 UniProt 对应物种的参考蛋白组)。如果你的物种没有参考蛋白组,或者研究的是特定样本(比如自建的转录本翻译库),可以提供 FASTA 文件做自定义库检索——这一步直接影响鉴定率,越接近样本真实情况越好。
鉴定结果需要再验证吗?
建议验证。质谱鉴定是强有力的线索,但文章里要写"相互作用",通常需要 Western blot、Co-IP 反向验证或功能实验来补证据。我们可以顺着这个结果帮你设计后续实验。
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