蛋白质测序简史

如今，DNA测序如此流行，以至于人们很容易忘记第一个测序的生物材料是蛋白质——胰岛素，由桑格完成。桑格和另一名研究人员埃德曼分别开创了蛋白质测序。埃德曼降解，也称为埃德曼测序仍在使用，尽管它与今天的质谱(MS)蛋白质测序相比有许多缺点。

由于在他的蛋白质测序工作中获得的经验教训，桑格继续发展他现在广为人知和使用的DNA测序方法。然而，当DNA序列告知研究人员在给定途径中的潜在细胞参与者时，蛋白质测序输出的信息是实际的路径中的效应器。蛋白质测序是使用MS推导特定蛋白质的氨基酸(aa)代码的过程；重新蛋白质测序通常不依赖于以前建立的数据库。今天，蛋白质测序继续提供重要的信息，包括可能无法通过DNA测序获得的数据，如对生物功能和过程至关重要的蛋白质修饰。

蛋白质测序和抗体

蛋白质测序最有用的应用之一是确定抗体序列。有争议的是，蛋白质测序是目前可用于阐明抗体编码的最合适的技术。特别是重新蛋白质测序是抗体测序的完美应用，因为它避免了基于同源性的数据库搜索中的随机或偏倚引入。抗体产生的过程包括浆细胞基因的广泛重排和组合，以产生一组不同的抗体克隆(多克隆抗体，PAB)。因此，抗体序列发现必须通过重新排序方法。

在学术和工业研究中使用的抗体验证过程中，蛋白质测序作为一种工具变得尤其相关。标准的商业抗体生产首先通过用期望的抗原(目标外来分子)攻击动物来引发免疫反应开始。生产动物的浆细胞经历了导致PAB的遗传超突变和重排事件。然后使用传统的分子生物学技术从pAb混合物中分离出单个克隆(单克隆抗体，mAbs)。变异是由许多因素引起的，潜在的问题是用相同的抗原攻击相同的动物会产生不同批次的单克隆抗体，每种抗体具有不同的结构和活性。对出售的单克隆抗体进行DNA测序常常被绕过，因为它涉及冗长的生物信息学分析，并且需要进入细胞系。基于MS的蛋白质测序可以容易地确认单克隆抗体的编码，然后可以用于重组抗体的表达以确保再现性。当抗体生产细胞系消失、生产动物死亡或DNA不可用时，可以额外进行基于MS的蛋白质测序。结合其他生物物理和生物化学方法，质谱也可用于表征抗体的结构、亲和力和其他特性。因此，基于质谱的蛋白质测序对于科学和医学研究和发展的许多方面来说是一个很好的工具。

蛋白质测序和聚糖位点的鉴定

基于质谱的蛋白质分析也可用于提供通过DNA测序无法获得的额外数据。许多对蛋白质功能重要的翻译后修饰(PTM)极其困难，有时不可能从DNA测序中推导出来。大部分时间需要大量的生物信息学来预测PTM位点，例如多聚糖位点，而MS可以在一周内确认它们。例如，糖基化可以发生在天冬酰胺(Asn，普通)靠近丝氨酸(Ser，S)或苏氨酸(Thr，T)，或在Ser或Thr的羟基侧链的氧原子上。糖基化PTMs因此可以描述为普通-链接或O-链接。尽管对于N-连接的糖基化存在aa序列基序(Asn-X-Ser/Thr，其中X是除脯氨酸之外的任何aa)，但是没有DNA/RNA或者甚至蛋白质基序/共有序列可用于O-连接的糖基化PTMs。抗体中的聚糖鉴定尤其重要，因为抗原结合位点的糖基化对于亲和力和稳定性非常重要。

蛋白质测序优于DNA测序

尽管基因组信息广泛可用，但几乎没有蛋白质组信息来支持它。一些基因组尚未进行DNA测序，一些基因组测序不完整或注释不当。即使在完全DNA测序的基因组中，如人类基因组，来自这些基因的预期蛋白质产物也有待证实，这可以通过MS最有效地完成。人类基因组中有20，000到25，000个基因，但由于选择性剪接和RNA和蛋白质水平的其他修饰，这些基因产生的蛋白质比预测的标准蛋白质多。到目前为止发现的人类蛋白质组在计算额外的蛋白质时仅仅触及了表面；有人估计我们蛋白质组中的蛋白质总量达到十亿。通过质谱蛋白质测序工作获得的发现将在科学和医学工作的许多方面产生重大影响。

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