認識蛋白質組學鑒定技術

在蛋白質組學研究流程中，蛋白質鑒定技術是最關鍵的部分。在蛋白質組分離技術方面還有凝膠電泳技術和色譜技術的選擇，而蛋白質鑒定技術方面卻只是生物質譜技術（BioMass Spectrometry）一枝獨苗。質譜技術在二十世紀初就已出現，但一直僅應用于有機小分子領域，直到八十年代才漸漸應用到生物大分子領域。經過二十多年來的應用和發展，質譜技術已是蛋白質組研究中不可少的工具，并成為蛋白質組研究中的主要支撐技術。

質譜技術的基本原理是使樣品分子離子化后，根據不同離子間的質荷比（m/z）的差異來分離并確定相對分子質量。一臺質譜儀一般有進樣裝置、離子化源、質量分析器、離子檢測器和數據分析系統組成。在這幾部分中，離子化源和質量分析器是兩個核心部件，也是發展得最快的兩個方面。根據離子化源的不同，質譜主要可以分為電噴霧電離質譜（Electrospray  Ionization Mass Spectrometry，ESI-MS）和基質輔助激光解析電離質譜（Matrix Assisted Laser  Desorption Ionization Mass Spectrometry，MALDI-MS）兩大類。

電噴霧電離質譜

所謂電噴霧電離質譜就是以電噴霧離子化（ElectroSpray Ionization，ESI）為電離方式的質譜。電噴霧離子化是一種“軟電離"方式，它是在“離子蒸發"原理上發展起來的一種離子化方法。離子蒸發是指離子從液相發射到氣相的過程。待測分子溶解在溶劑中，以液相方式通過毛細管到達噴口。在噴口高電壓作用下形成帶電荷的微滴，隨著微滴中的揮發性溶劑蒸發， 微滴表面的電場隨半徑減少而增加，到達某一臨界點時，樣品將以離子方式從液滴表面蒸發，進入氣相。這一過程即實現了樣品的離子化，沒有直接的外界能量作用于分子，因此對分子結構破壞較少，是一種典型的“軟電離"方式。

電噴霧質譜的另一大特點是可形成多電荷離子，因此在較小的 m/z 范圍內可以檢測到大分子質量的分子。采用電噴霧質譜目前可測定分子質量 100 kDa 以下的蛋白質，最高可達 150 kDa。由于離子蒸發使電噴霧質譜采用液相方式進樣，因此可與蛋白質化學中常用的液相色譜聯用，即液相色譜-電噴霧質譜(LC-ESI MS)，蛋白質或多肽經過高效液相色譜分離后，直接進入質譜進行分子質量測定。

在常規電噴霧質譜中，噴霧的過程易形成較大液滴，液滴中的樣品分子在離子源就不能*離子化，從而降低了樣品的利用率和靈敏度。近年發展的納升電噴霧技術 (nanosprayESI，nano-ESI)有效的解決了這一問題，使樣品被充分利用，并有效離子化。

基質輔助激光解析電離質譜

基質輔助激光解析電離質譜（MALDI-MS）是利用固體基質分子均勻的包埋樣品分子，在激光的照射下，基質分子吸收激光能量而蒸發，攜帶樣品分子進入氣相，進一步將能量傳遞給樣品分子，從而實現樣品分子離子化。由于樣品的電離過程是由基質介導的，因此基質的選擇對分子離子化有很大的影響, 繼而影響到分析的靈敏度、分辨率和精確度。合適的基質應該是保證待測物的離子化，而且基質本身的離子造成的背景較弱。蛋白質和多肽樣品較為通用的基質有芥子酸(Sinapinic Acid，SA)、a-氰基-4-羥基肉桂酸(a-cyano-4-hydroxycinnamic acid，CHCA) 和 2，5-二羥基苯甲酸( 2, 5-dihydroxybenzoic acid，DHB)。MALDI 最大的特點是 離子電荷通常為 1-2 個，而不象 ESI 中為多電荷離子，對分子質量較大的樣品而言，不會形 成復雜的多電荷圖譜，因而對圖譜的解析比較清楚。

串聯質譜

串聯質譜在解析蛋白質或者肽段序列信息以及蛋白質磷酸化位點等方面具有無法替代的作用，這里專門予以介紹。 

串聯質譜（tandem MS，MS/MS）是指多個質量分析器相連，分離母離子，進行碰撞解離，并檢測子離子。MS/MS 較早在四極桿質譜中實現：將三個四極桿串聯，第一個四極桿進行母離子分析，選擇感興趣的離子進入第二個四極桿，與惰性氣體碰撞成碎片后，進入第三個四極桿進行子離子分析。

與串聯質譜平行的一個概念是碰撞誘導解離（Collision Induced Dissociation，CID）。在串聯質譜誕生以前，為獲得分子結構信息，需要在離子源內（in-source）對離子進行碰撞，使其碎裂。源內 CID 靈敏度高，但沒有選擇性，因此碎片的專一性不強。串聯質譜出現后，逐漸取代了源內 CID。嚴格地說，CID 僅指離子解離成碎片的過程，串聯質譜則包括了母離子 選擇、CID 和子離子分析三個過程。

質譜技術新進展

最新發展應當是 2005 年由熱電公司推出的靜電場軌道阱（Orbitrap）質譜，是 20 年來離子阱質譜技術的重大突破。Orbitrap 是一種離子阱，但是它不同于傳統的離子阱，它既沒有射頻電場也沒有磁體產生的磁場來捕獲離子。進入 Orbitrap 的離子是由里面的靜電場來捕獲的。該質譜儀的質量分辨率可以和離子回旋共振質譜相媲美，為小分子研究、藥物開發、 蛋白質組學、代謝物鑒定等提供了更出眾的性能，而且體積較小，價格相對便宜。