什么是蛋白质质谱？

蛋白质质谱分析是指在蛋白质研究和表征中使用质谱分析，包括蛋白质的定量、分析、相互作用图谱以及翻译后修饰的鉴定。蛋白质质谱分析也可称为基于质谱的蛋白质组学。基于质谱的蛋白质组学由三种方法组成：自上而下、中下和自下而上的蛋白质组学。

自上而下的蛋白质组学是指对含有未消化或完整蛋白质的样品进行质谱分析。它通常使用高分辨率基质辅助激光解吸电离 (MALDI) 质谱仪执行，但也可以使用依赖于电喷雾电离 (ESI) 的轨道阱。相比之下，自下而上的蛋白质组学是指对蛋白质消化产生的蛋白质片段进行基于质谱的研究。

自下而上蛋白质组学的一个分支是鸟枪蛋白质组学，这是一种广泛使用的蛋白质组学方法，试图通过质谱和高效液相色谱来识别复杂混合物中的蛋白质。最后，中下蛋白质组学在 2012 年左右开始受到关注，作为自上而下和自下而上方法之间的一种折衷方式。在中下方法中，通过质谱仪分析较大的肽片段。

图1: 基于质谱的蛋白质组学的三种方法的图示；自上而下的方法通常需要 MALDI 仪器，但也可以使用 ESI 仪器。

工作中的蛋白质质谱分析

基本质谱仪包含一个入口，将消化的或完整的蛋白质引入质谱仪，在那里它们在离子源处被电离。对于 MALDI 光谱仪，使用软电离技术，其中带有蛋白质的板或基质被激光击中，这样它们就可以进入气相而不会碎裂。大分子可能无法承受热量，并且可能不适用于基于 MALDI 的蛋白质质谱分析。在基于 ESI 的蛋白质质谱仪中，离子源是电喷雾。

通过质谱仪，带电分子的流动被离子检测器捕获，离子检测器向仪器控制提供反馈，能够调节动能（MALDI 仪器）、频率和/或电压（ESI 仪器），并测量 m/z分子的比例。

基于 ESI 的蛋白质质谱分析

在基于 ESI 的蛋白质质谱分析中，电喷雾促进离子流向质量分析仪。质量分析器可能包含围绕离子流的棒（四极质量过滤器）或环形电极（离子阱）。极化棒或电极将吸引一定质荷 (m/z) 比的肽阳离子，从而基本上“捕获”它们；不断流过的离子将被称为离子检测器的传感器检测到，离子将根据其质量、电荷和记录时间进行测量。质量分析器的一个例子是四极杆。

图2:基于 ESI 的质谱仪的信息图

虽然基于 ESI 的 MS 仪器最初包含一台质量分析仪和一台离子检测器，但如今，离子池通常位于离子源和离子传感器的两侧，并夹在电极之间。后者可以调节频率和电压来“选择”所需 m/z 比的窗口，然后重定向离子流以实现额外的碎片。可以充当质量分析器和离子检测器中的任一个或两者的离子池的一个示例是离子阱。离子源、质量分析仪和离子检测器均保持在真空下。

当肽在质量分析器和离子检测器之间移动时，碰撞可以通过高能碰撞解离 (HCD) 或电子转移高能碰撞解离 (EThcD) 进一步破碎这些肽。所有内部系统都输入到仪器控制中。本质上，在这些点中的任何一点，都可以检测到数据，用户可以选择特定范围的离子并记录这些碎片的光谱以进行数据分析。

包含具有质量分析器和离子检测器功能的不同顺序单元的质谱仪被称为串联质谱仪。质谱仪过去只能容纳质量分析器和离子检测器。然而，质谱技术已经发展到如此复杂的水平，以至于当前的串联质谱仪比原始仪器包含更多的组件。尽管它们曾经很大，但随着台式质谱仪的出现，这些仪器现在可以方便地安装在实验室的一个角落。