蛋白质研究是分析化学中最具挑战性的课题之一。 最初的蛋白质研究侧重于开发能够分离和鉴定蛋白质主要序列（或部分）的技术。 Edman降解肽是一种识别肽主要氨基酸序列的革命性方法。 此外，蛋白质的整个序列可以通过结合不同酶的蛋白质消化、 对肽的分级 高效液相色谱 (HPLC) 、然后 Edman 降解来确定。 在 1990 年代，由于易于操作和取得成果，Edman 降解的蛋白质鉴定被质谱法所取代。 样品中蛋白质收集的研究也成为可能。 多年来，为蛋白质研究开发了更多技术，该领域变得如此流行以至于术语“蛋白质组学”被指定用于它。 蛋白质组学用于定义蛋白质组的大规模研究，但现在指的是小规模到大规模的蛋白质研究。

自下而上和自上而下是两种基于生物量光谱法的蛋白质组学分析方法。 自下而上，也称为霰弹枪，是蛋白质组学研究中广泛使用的质谱技术，是一种将大蛋白质片段消化/酶促溶解成小肽进行分析的传统方法。 自上而下可以直接对完整蛋白质进行测序，包括翻译后修饰的蛋白质和其他大片段蛋白质，而不仅仅是肽。

自下而上的蛋白质组学

基本过程是蛋白质混合物在分离或不分离的情况下被消化成肽混合物。 肽混合物经过色谱分离和电离后，通过串联质谱法生成肽片段指纹，用于肽鉴定。 最后，从鉴定的肽中推导出可能的蛋白质。 这种方法可以在短时间内获得大量的识别结果。

在计算步骤中，现有的分析图谱方法包括序列库搜索、图库搜索（最常用）、de novo 测序以及de novo 测序结合容错搜索的方法。 一些经典的图书馆搜索软件已经被广泛使用，包括MASCOT、SEQUEST、X！ 串联等。

以shotgun技术路线为例，序列库搜索方法的基本流程如下：

a. 将数据库中的候选蛋白质序列理论上切割成肽段，模拟理论上切割出的肽段的断裂图谱。

湾 根据地图的相似性对实验地图进行匹配和评分。 通过特定的肽质量控制方法获得了高度可靠的肽鉴定结果。

C. 蛋白质是基于肽与蛋白质氨基酸序列之间的对应关系推导出来的。

目前，自下而上的策略是最成熟和最广泛用于识别蛋白质、表征翻译后修饰以及执行相对和绝对定量的策略。 然而，与此同时，该策略的内部缺陷限制了其潜在应用。

自上而下的蛋白质组学

尽管已经开发了许多蛋白质分离技术，但大多数技术都无法从复杂的混合物中挑出蛋白质。 已经开发出一种自上而下的蛋白质组学策略来表征混合物中的多种完整蛋白质。 在自上而下的蛋白质组学中，完整的蛋白质首先通过反相液相色谱从复杂的生物样品中分离出来，然后通过电喷雾电离 (ESI) 或基质辅助激光解吸/电离 (MALDI) 技术直接电离。 生成的离子通过碰撞诱导解离 (CID)、高能碰撞诱导解离 (HCD)、电子捕获解离 (ECD) 或电子转移解离 (ETD) 进行碎裂，并在串联质谱仪中进行分析。 该方法有望用于蛋白质鉴定、分析、序列分析和翻译后修饰表征。

图 1. 自下而上和自上而下蛋白质组学的工作流程（Ashley 等 ，2016）。

自上而下和自下而上的策略都有其优点和局限性。 考虑到两种策略提供的信息的互补性，逐渐衍生出“中下”蛋白质组学策略，其中大蛋白质受到 LysC 等酶的有限蛋白质水解，产生 5-20 kDa 范围内的产物。 然后使用自上而下的方法对这些肽进行测序，该方法具有序列覆盖率高和 PTM 信息保留的优点。 根据设备和具体分析要求选择合适的蛋白质研究策略很重要。

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