① 蛋白质质谱分析具体流程
质谱技术在蛋白质组学中的应用
王海龙杨静祁振国岳秀兰
(包头医学院生物化学与分子生物学教研室，内蒙古包头014010；赤峰市第一医院’)
中图分类号(}so3 文献标识码A 文章编号1006—740X(2006)02—0231一o3
蛋白质组学是后基因组时代的一个新领域，它通
过在蛋白质水平上对细胞或机体基因表达的整体蛋白
质的定量研究，来揭示生命的过程和解释基因表达控
制的机理⋯ 。蛋白质组学分为表达蛋白质组学(Ex·
pression Proteomies)和细胞图谱蛋白质组学(Cell Map
Pmteomies)，前者指细胞和组织表达的蛋白质的定量
图谱，它依赖二维凝胶电泳图谱和图像分析，它能在整
体蛋白质水平上研究细胞的通路，以及疾病、药物和其
它生物刺激所引起的紊乱，因此它可能发现疾病标志
和阐明生物通路；后者是指通过纯化细胞器或蛋白质
复合物，用质谱鉴定蛋白质组分，确定蛋白质和蛋白质
相互作用的亚细胞位置 】。9O年代以来随着人类基
因组计划的实施，引发了生物信息学(Bioinformaties)
的发展，使蛋白质分析发生了革命性的变化。现在将
高分辨2一维电泳、高灵敏度的生物质谱和快速增长
的蛋白质和DNA数据库三者结合起来，为高通量的蛋
白质组学(High throughout Proteomies)铺平了道路 。
这里主要介绍质谱技术在蛋白质组学中的应用。
收稿日期：2006-03-02
作者简介：王海龙(1951一)，男。大学，副教授。
l 质谱技术的发展历史
1．1 质谱的开发历史要追溯到2O世纪初，Thomson
创制的抛物线质谱装置，1919年Aston制成了第一台
速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程碑。
最初的质谱仪主要用来测定元素或同位素的原子量，
随着离子光学理论的发展，质谱仪不断改进，其应用范
围也在不断扩大，到2O世纪5O年代后期已广泛地应
用于无机化合物和有机化合物的测定。现今质谱分析
的足迹已遍布各个学科的技术领域，在固体物理、冶
金、电子、航天、原子能、地球和宇宙化学、生物化学及
生命科学等领域均有着广阔的应用。质谱技术在生命
科学领域的应用更为质谱的发展注入了新的活力，形
成了独特的生物质谱技术。
1．2 基本原理质谱(Mass Spectrometry)是带电原
子、分子或分子碎片按质量的大小顺序排列的图像。
质谱仪是一类能使物质离化成离子并通过适当的电
场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与
否实现质量比分离，并检测强度后进行物质分析的仪
器。质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组
成 。
用于分析的样品分子在离子源中离化成具有不同
质量的单电荷分子和碎片离子，这些单电荷离子在加
1 J 1 J 1"J 1掩J
rL rL r L r L
维普资讯 http://www.cqvip.com
232 包头医学院学报 第22卷
速电场中获得相同动能并形成一束离子，进入由电场
和磁场组成的分析器，离子束中速度较慢的离子通过
电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角
速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速
度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们
的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生
质量的分离，这样就使具有同一质量比而速度不同的
离子聚焦在同一点上，不同质量比的离子聚焦在不同
的点上，其焦面接近于平面，在此处用检测系统进行检
测即可得到不同质量比的谱线，即质谱。通过质谱分
析，我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中
同位素构成和分子结构等多方面的信息 J。
2 质谱技术种类
2．1 电喷雾质谱技术(Electrospray ionization Mass
Spectrometry，ESI—MS) 是在毛细管的出口处施加一
高电压，所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化
成细小的带电液滴，随着溶剂蒸发，液滴表面的电荷强
度逐渐增大，最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷
的离子，致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进
入气相⋯ 。电喷雾离子化的特点是产生高电荷离子
而不是碎片离子，使质量电荷比降低到多数质量分析
仪器都可以检测的范围，因而大大扩展了分子量的分
析范围，离子的真实分子质量也可以根据质荷比及电
荷数算出。电喷雾质谱的优势就是它可以方便地与多
种分离技术联合使用 j。
2．2 基质辅助激光解吸附质谱技术(Matrix Assisted
Laser Desorption／Ionization，MALDI) 基本原理是将
分析物分散在基质分子中并形成晶体，当用激光照射
晶体时由于基质分子经辐射所吸收的能量，导致能量
蓄积并迅速产热，从而使基质晶体升华，致使基质和分
析物膨胀并进入气相。MALDI所产生的质谱图多为
单电荷离子，因而质谱图中的离子与多肽和蛋白质的
质量有一一对应关系。MALDI产生的离子常用飞行
时间检测器来检测，理论上讲，只要飞行管的长度足
够，检测器可检测分子的质量数是没有上限的，因此质
谱很合适对蛋白质、多肽、核酸和多糖等大分子的研
究。
2．3 快原子轰击质谱技术(Fast Atom Bomebardment
Mass Spectrometry，FABMS) 一种软电离技术，是用快
速隋性原子射击存在于底物中的样品，使样品离子溅
出进入分析器，这种软电离技术适于极性强、热不稳定
的化合物的分析，特别适于多肽和蛋白质的分析研究。
FABMS只能提供有关离子的精确质量，从而可以确定
样品的元素组成和分子式。而FABMS—MS串联技术
的应用可以提供样品较为详细的分子结构信息，从而
使其在生物医学分析中迅速发展起来 ]。
2．4 同位素质谱技术是一种开发和应用比较早的
技术，被广泛地应用于各个领域，但它在医学领域的应
用只是近近几年的事。由于某些病原菌具有分解特定
化合物的能力，该化合物又易于用同位素标示，人们就
想到用同位素质谱的方法检测其代谢物中同位素的含
量以达到检测该病原菌的目的，同时也为同位素质谱
在医学领域的应用开辟了一条思路。
3 电泳分离后凝胶上蛋白质的质谱鉴定
电泳分离后凝胶上的蛋白质，先用适当的蛋白内
切酶酶切成肽段，再用质谱鉴定。现有四种制样方法：
3．1 凝胶内酶切凝胶内酶切的灵敏度高，是当前广
泛采用的样品制备方法。最常用的蛋白内切酶是胰蛋
白酶。它在蛋白质主链精氨酸和赖氨酸的C一端进行
切割。文献中有多种凝胶内酶切的方法，这里介绍改
进后的Wilm的方法。
将电泳后凝胶上的蛋白质斑点以最小的体积切
下，并将凝胶块切成约lmm 小颗粒，转入小离心管
内，加入约5O 的lOOmmol／L碳酸氢铵溶液洗胶粒
5min，弃去碳酸氢铵液，加入50pJ乙腈使凝胶脱水1O
一15min。若胶粒未完全脱水再用乙腈脱水～次，弃去
乙腈液。将离心管置入真空离心蒸发浓缩器内，微加
热15rain使胶粒完全干燥。将50pJ新鲜配制的
10mmoVL DTY韵100mmol／L碳酸氢铵溶液加入离心
管内，使胶粒水化。在56℃加热30rain还原样品，弃
去DTr溶液，加入乙腈放置15min，再在Speed Vac微
加热干燥15rain，加入5O l 55mmol／L碘乙酰胺的
100mmol／L碳酸氢铵溶液，烷基化半胱氨酸残基上的
巯基。室温暗室中放置20 min，弃去上清夜，加入
50pJ乙腈放置15min，在Speed Vac内干燥。加入2O l
胰蛋白酶溶液在4℃放置45—60min使胶粒再水化，
加入1O一2o 碳酸氢铵溶液覆盖胶粒，37cI=保温1小
时后，放置过夜，所得溶液供质谱分析用。
3．2 电洗脱后在溶液中酶解 电洗脱是电泳后从凝
胶上回收蛋白质的经典方法。通常蛋白质量多于0．
O01 mmol。将含SDS的凝胶与MALDI TOF MS分析结
合，可分析亚mmol的蛋白质。Schuh macher等用无
SDS pH2．5的乙酸铵作洗脱缓冲液，电洗脱系统的极
性相反，蛋白质SDS复合物在原位解离，游离的蛋白
质迁移至阴极，用标准蛋白样品实验，回收率达25％
～ 56％ [引
。
3．3 膜上酶切膜上酶切的方法已不常用于质谱分
析，因为它的灵敏度低于凝胶内酶切。电转移时不是
维普资讯 http://www.cqvip.com
第2期 王海龙，等．质谱技术在蛋白质组学中的应用 233
所有的蛋白质都能有效转移，而且在印迹过程中蛋白
质可能丢失。另外从PVDF膜上提取酶切后多肽时效
率不高，提取时加Triton 100可以增加多肽的提取效
率，但去污剂干扰质谱鉴定 J。
3．4 印迹过程中酶切 1999年Bins等报道将固定有
胰蛋白酶的膜，置于凝胶和PVDF膜之间在印迹过程
中使蛋白质样品发生酶切，为了蛋白质完全酶切，印迹
过程需要特殊设计。印迹后的膜用基体溶液浸透后可
用MALDI TOF MS直接分析。该法的主要特点是印迹
过程中平行进行酶切，其灵敏度不如标准方法 J。
4 用肽质量指纹谱鉴定蛋白质
蛋白质组学中最有意义的突破是用生物质谱鉴定
电泳后凝胶上的蛋白质。质谱技术已取代了生物化学
中经典的Edman降解技术¨。。，这是由于质谱技术能
进行高通量的分析，能分析蛋白质混合物，而且灵敏。
肽质量指纹谱方法最初由Henzel及其同事提
出¨ ，很快成为高通量蛋白质鉴定的选用方法。分析
时用MALDI TOF MS测定凝胶内酶切后多肽混合物的
质量，获得肽质量指纹图谱。蛋白质酶切后生成多肽
混合物，可以在蛋白质序列数据库内进行理论预测，并
对质谱实测多肽混合物与理论预测的数据进行比较，
质谱实测到足够肽段的质量与数据库中一个蛋白质理
论预测肽段质量匹配，蛋白质可明确鉴定_1 。
随着科学技术的进步，质谱也得到了快速发展，特
别是与生物技术的结合，开创了质谱应用的新领域。
质谱已成为生命科学研究中非常重要的工具。其研究
成果也将大大推动人类基因组的研究，并将使人类对
生命的本质，其发生发展过程的认识达到一个前所未
有新高度。
参考文献
[1] 钱小红，盛龙生．生物质谱技术与方法[M]．北京：科学
出版社，2003：17．
[2] B．N帕拉马克尼．电喷雾质谱应用技术[M]．北京：化学
工业出版社，2005：215．
[3] 利布来尔．蛋白质组学导论[M]．北京：科学出版社。
2005：163．
[4] 桑志红．电喷雾电离质谱及其在蛋白质化学研究中的应
用[J]．国外医学．药学分册，2000，27(1)：38．
[5] Miller GM，Byrd SE，Kuznieky RI．Nature Insight：Funetional
Genomies[J]．Nature，2000，405：819．
[6] 张学敏，魏开华，杨松成．生物质谱和蛋白质组技术的应
用策略[J]．分析测试学报，2002，21(增)：9．
[7] Weaver RF．Molecular Biology[M]．Columbus：McGraw—
Hil1．2001：231．
[8] 魏开华，杨松成．转印到膜上的蛋白质的质谱分析[J]．质
谱学报，2004：20(3)：89．
[9] 夏家辉．医学遗传学[M]．北京：人民卫生出版社，2004：
241．
[10] Benfey PN，Protopapas AD．Genomies[M]．New Jersey：
Prenties Hall。2004：202．
[11] 冯作化．医学分子生物学[M]．北京：人民卫生出版社，
2001：189．
[12] 查锡良．医学分子生物学[M]。北京：人民卫生出版社，
2003：263．
② 蛋白质的定性测定方法
蛋白质定性方法茚三酮反应
1.范围
本方法采用茚三酮试剂与蛋白质中a-氨基酸反应生成蓝紫色化合物最大吸收值的波长为570nm
本方法适用于各类蛋白质测定范围0.5 g 50 g 蛋白质
2.原理
茚三酮是使氨基酸和多肽显色的重要试剂当茚三酮在弱酸性条件下和-氨基酸反应时氨基酸被氧化分解生成醛放出NH3 和C02 水合茚三酮则变成还原型茚三酮然后还原型茚三酮与NH3 及另一分子茚三酮进一步缩合生成蓝紫色化合物最大吸收值的波长为570nm此反应为一切a-氨基酸所共有反应灵敏因而本法是氨基酸定量测定应用最广泛的方法之一脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色化合物最大吸收值的波长在44Onm 多肽和蛋白质虽然具有茚三酮反应但肽链越大灵敏度也越来越差故不宜作定量测定之用在多肽合成中常用来检验有无自由氨基的肽类存在
3 .试剂
茚三酮无水乙醇95%乙醇甘氨酸
4.试样制备
4.1 蛋白质溶液箱保存备用
4.2 1mg mL-1的茚三酮乙醇溶液,0.1g 茚三酮溶于100mL 95%乙醇新鲜配置
4.3 5mg mL-1的甘氨酸溶液
5.参考文献
1.陈曾燮刘兢罗丹 编.生物化学实验.合肥中国科学技术大学出版社1994.1-6
2.李建武等 合编.生物化学实验原理和方法.北京北京大学出版社1994.150-174
3.宁正祥 编.食品成分分析手册.北京中国轻工业出版社1998.62-80
③ 鉴别蛋白质的方法有哪些
常见的蛋白质鉴定方法有：
一、最简单的方法就是对所要鉴定的物体进行灼烧
二、使用化学药剂进行化学反应来鉴定蛋白质
三、较为精准的方法是使用仪器进行蛋白质鉴定，如质谱仪等
在生物学研究中经常会遇到一些关于蛋白质鉴定的问题，如单一蛋白质或者简单混合物的鉴定；对单一蛋白质的序列分析等。这一类蛋白质鉴定，在精密度上要求较高，所以几乎都是采用质谱仪器，来对蛋白质进行精密鉴定。
质谱技术是鉴定蛋白质的其中一种平台技术。可用到的质谱仪有Thermo Fisher的Q Exactive质谱仪，LTQ Orbitrap Velos质谱仪，以及AB SCIEX的6500 Q TRAP质谱仪。所在鉴定机构的不同，在硬件品牌的使用上也会有不同。
蛋白质鉴定的流程一般分三大步：蛋白质提取、纯化、鉴定。这个流程是一个将蛋白质层层“解剖”的过程，从中我们可以对蛋白分子量进行测定，蛋白胶点、胶条、IP样品蛋白质进行鉴定，非变性质谱分析以及Pull-down靶蛋白质谱鉴定等，较为细致的去分析蛋白质中的各种物质、性质等。
④ 蛋白质组的分析鉴定方法主要有哪些
为探究生物进程的分子机制,需要确定介导这个过程的蛋白质-蛋白质间的相互作用.研究蛋白质间相互作用的主要技术总结如下：一、酵母双杂交系统酵母双杂交系统是当前广泛用于蛋白质相互作用组学研究的一种重要方法.其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后,诱饵蛋白结合于报道基因的启动子,启动报道 基因在酵母细胞内的表达,如果检测到报道基因的表达产物,则说明两者之间有相互作用,反之则两者之间没有相互作用.将这种技术微量化、阵列化后则可用于大 规模蛋白质之间相互作用的研究.在实际工作中,人们根据需要发展了单杂交系统、三杂交系统和反向杂交系统等.Angermayr等设计了一个SOS蛋白介 导的双杂交系统.可以研究膜蛋白的功能,丰富了酵母双杂交系统的功能.此外,酵母双杂交系统的作用也已扩展至对蛋白质的鉴定.二、噬茵体展示技术在编码噬菌体外壳蛋白基因上连接一单克隆抗体的DNA序列,当噬菌体生长时,表面就表达出相应的单抗,再将噬菌体过柱,柱上若含目的蛋白,就会与相应抗体 特异性结合,这被称为噬菌体展示技术.此技术也主要用于研究蛋白质之间的相互作用,不仅有高通量及简便的特点,还具有直接得到基因、高选择性的筛选复杂混 合物、在筛选过程中通过适当改变条件可以直接评价相互结合的特异性等优点.目前,用优化的噬菌体展示技术,已经展示了人和鼠的两种特殊细胞系的cDNA文 库,并分离出了人上皮生长因子信号传导途径中的信号分子.三、等离子共振技术表 面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance,SPR)已成为蛋白质相互作用研究中的新手段.它的原理是利用一种纳米级的薄膜吸附上“诱饵蛋白”,当待测蛋白与诱饵蛋白结合后,薄 膜的共振性质会发生改变,通过检测便可知这两种蛋白的结合情况.SPR技术的优点是不需标记物或染料,反应过程可实时监控.测定快速且安全,还可用于检测 蛋白一核酸及其它生物大分子之间的相互作用.………………
⑤ 蛋白质结构分析
该蛋白由四个亚基组成，这四条肽链的表观分子量相同。
⑥ 蛋白质的结构的测定方法都有什么啊，
蛋白质三级结构测定主要有X射线衍射法、核磁共振技术、三维电镜重构技术三种方法。
X线晶体衍射是最经典的测定生物大分子结构的方法。蛋白质晶体衍射中最大的难点就在于蛋白质的结晶，也在一定程度上限制了它的发展。NMR技术后起之秀，相对于X-RAY较为简单，近年来技术越发成熟，可测定蛋白质的分子量也在攀升，而且其分辨率也很高，
三维电镜重构技术也是结构生物学研究中的一种较新的技术。技术难点在于算法。
⑦ 蛋白质晶体结构分析方法有哪些
蛋白质结构分析方法：X射线晶体衍射分析和核磁共振
x 射线衍射法的分辨率可达到原子的水平，使它可以测定亚基的空间结构、各亚基间的相对拓扑布局，还可清楚的描述配体存在与否对蛋白质的影响。多维核磁共振波谱技术已成为确定蛋白质和核酸等生物分子溶液三维结构的唯一有效手段。NM R技术最大的优点不在于它的分辨率，而在于它能对溶液中和非晶态的蛋白质进行测量。
蛋白质的序列结构测定:
1.到目前为止，最经典的蛋白质的氨基酸序列分析方法是，sarI等人基于Edman降解原理研制的液相蛋白质序列仪，及后来发展的固相和气相的蛋白质序列分析仪。
2.质谱：早期的质谱电离的方式主要是电子轰击电离(EI)，它要求样品的挥发性好，一般与
气相色谱联用。但使用G C／M S分析，肽的长度受到限制，只能分析小的肽段。近年来，
在离子化的技术及仪器方面取得了突破性进展，使得质谱所能测定的分子量的范围大大超
出了10k u。因此，软离子化技术、基质辅助的激光解吸／离子化(MALDI)和电喷雾离子化(E SI)显得尤为有前途。通过串联质谱技术(MS／MS)和源后衰减基质辅助的激光解吸／离子化(PSD—MAIDI—MS)，人们就可以从质谱分析中获得肽及蛋白质的结构信息。
⑧ 蛋白质的检验方法
蛋白质测定方法:
测定蛋白质的方法可分为两大类：
一类是利用蛋白质的共性，即含氮量 、肽键和折射率测定蛋白质含量 ；
另一类是利用蛋白质中特定氨基酸残基、酸性和碱性基团 以及芳香基团等测定蛋白质含量。
(1) 凯氏定氮法: 是通过测出样品中的总含氮量再乘以相应的蛋白质系数而求出蛋白质的含量，由于样品中含有少量非蛋白质含氮化合物，故此法的结果称为粗蛋白质含量。(是食品上蛋白质含量测定最常用的方法)
(2) 双缩脲法
(3) 染料结合法
(4) 酚试剂法：方法简便快速，故多用于生产单位质量控制分析。
(5) 紫外分光光度法-近红外光谱法
⑨ 几种蛋白质含量测定方法的比较研究
摘要:目的:为培养的肝细胞及神经元蛋白质含量测定选择最佳方案。方法:采用三种较为常用的蛋白质含量测定方法:Bradford、Lowry和Bio-rad
DC法分别对培养的小鼠肝细胞、神经元细胞的全细胞蛋白质提取样品进行测定。并对结果进行比较。结果:蛋白质含量测定及重复性实验对比分析可见，用Bradford、Lowry和Bio-rad
DC法测定肝细胞蛋白质样品.结果均较稳定;测定神经元蛋白质样品，Bradford和Bic-rad
DC法较稳定，Lowry法不稳定。