基于序列驱动的ZooMS胶原肽质量指纹图谱物种鉴定新方法开发及应用

本研究针对胶原肽质量指纹图谱(ZooMS)物种鉴定中生物标志物筛选困难的问题，开发了直接匹配序列数据库的创新方法。研究人员通过计算机模拟消化公开序列生成理论谱图，结合LC-ESI-MS/MS获得的翻译后修饰数据进行过滤，显著提高哺乳动物家族水平鉴定准确率至90%。该技术为生物考古学和食品检测等领域提供了更可靠的蛋白质组学物种鉴定方案。

　　

在生物考古学和食品安全检测等领域，准确鉴定动物组织来源始终是重大挑战。胶原蛋白作为骨骼和牙齿中含量最丰富的蛋白质，其肽质量指纹图谱(ZooMS)技术因样本耐受性强而广受关注。然而传统方法依赖少量生物标志物进行人工比对，不仅效率低下，还容易因翻译后修饰(PTMs)干扰产生误判。随着检测物种范围的扩大，这种局限性愈发明显。

曼彻斯特大学的Toby Lawrence和Michael Buckley团队在《Journal of Proteomics》发表的研究中，开创性地将DNA序列信息直接转化为可比较的质谱数据。该方法通过三个关键步骤实现突破：首先从NCBI等数据库获取211种哺乳动物的胶原蛋白序列进行计算机模拟消化；随后利用实际LC-MS/MS数据建立PTMs过滤规则；最终生成简化后的理论谱图与实验数据自动比对。这种序列驱动(sequence-driven)策略有效规避了机器学习方法可能出现的标志物来源不明问题。

关键技术包括：1) 基于公共数据库的哺乳动物胶原蛋白序列检索；2) 计算机模拟胰蛋白酶消化生成理论肽段；3) 利用考古样本的LC-MS/MS数据建立PTMs过滤规则；4) MALDI-TOF质谱验证。

【Abstract部分研究结果】

通过对比包含/不包含在数据库的考古样本验证，该方法在家族分类水平准确率达90%。相较于传统标志物筛选法，全谱比对策略显著降低人为误差，确保所选标志物均源自目标胶原蛋白。

【Significance部分研究结果】

建立的PTMs规则系统可推广至其他需要物种鉴定的蛋白质研究。特别解决了Mascot等PMF搜索工具在物种水平推断中的局限性，为处理复杂样本（如深度降解的考古材料或高度加工的食品）提供新思路。

该研究的突破性在于首次实现DNA序列信息到质谱数据的直接转化，建立可追溯的物种鉴定流程。不仅大幅提升ZooMS技术的可靠性，其建立的PTMs规则库更为蛋白质组学领域提供普适性解决方案。这种序列驱动的方法学创新，将推动生物分子考古、食品安全监管乃至法医鉴定等多个领域的技术革新。