暨南大学张弓教授:刷新蛋白质组谱重现性记录

【字体: 时间:2019年06月12日 来源:暨南大学

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  受限于当前质谱技术的原理,想将重现性稳定地提高到95%甚至99%以上,非常困难,甚至一度被认为是“不可能的任务”、“只能等待革命性的质谱仪器突破”。

  

质谱是蛋白质组学目前的主流技术,可以一次性分析复杂样品中上万种蛋白质。但质谱的重现性一直是一个大的问题。同一个样品做两次质谱实验,鉴定到的蛋白质都有较大的不同,重现性(即两次都能鉴定到的蛋白数量占总鉴定数的百分比)一般只能达到65-85%。

2017年Nature Communications上的一篇文章指出(Collins et al., Nature Communications 8:291),只有约一半的蛋白质能在SWATH质谱技术中被重复鉴定到,而SWATH已经被认为是重现性相对较高的质谱技术了。Science 曾组织专题研讨会讨论如何提高质谱的重现性,指出现有质谱的重现性远远不能满足生物标志物(biomarker)的要求。重现性问题如果不能得到很好的解决,那么基于质谱的生物标志物发现及临床应用将十分困难。

受限于当前质谱技术的原理,想将重现性稳定地提高到95%甚至99%以上,非常困难,甚至一度被认为是“不可能的任务”、“只能等待革命性的质谱仪器突破”。

但科学的发展就是不断“挑战不可能”的过程。日前发表的一篇论文显示,暨南大学张弓、何庆瑜课题组已在现有质谱仪上,实现了高达99.8%的重现性。

该研究使用了基于“数据非依赖性采集”(DIA)的HRM-MS方案,对大肠杆菌全蛋白质组进行了质谱测定。在两个不同菌株的全蛋白质组两次生物学重复测定中,实现了99.7%和99.8%的重现性,距离完美重现仅一步之遥。不仅重现性极高,其蛋白质鉴定数量也创造了大肠杆菌蛋白质组单次鉴定量的世界纪录。


 
同时,其定量重现性也超越了以往所有的大肠杆菌蛋白质质谱的水平,相关系数R=0.982, 在低丰度蛋白的鉴定能力和定量重复性上更是远胜传统技术。 

这一极高重现性的质谱技术,使得暨南大学和德国夏洛特医科大学的研究者们得以以前所未有的精度揭示细菌操纵子的调控规律,这是以前所不能达到的。这项研究成果也充分显示出了高重现性质谱的威力。

这一成果的发表,标志着中国在质谱技术上已达到国际领先水平,也使得蛋白质组质谱质控标准成为可能。本研究也得到了科技部国家重点研发计划《医学生命组学数据质量控制关键技术研发与应用》的支持。未来,质谱行业将得以规范化、精准化,重现性不合格的机构将退出市场,从而使蛋白质组技术能真正应用于临床。

作者简介:

暨南大学翻译组学实验室的负责人张弓教授,翻译组学领域的建立者,其成果被选入国家统编教材。目前,张弓教授是中国生化与分子生物学学会蛋白质组学专业委员会(CNHUPO)理事,中国分子系统生物学专业委员会委员,国家优秀青年基金获得者,国家863青年科学家,国家万人计划“青年拔尖人才”,深圳市龙华区第一届政协常委。

原文标题:
Zhao J, Zhang H, Qin B, Nikolay R, He QY, Spahn CMT *, Zhang G *
Multifaceted stoichiometry control of bacterial operons revealed by data-independent acquisition mass spectrometry
Frontiers in Genetics (2019) 10:473


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