蛋白从头测序（de novo sequencing）是一项基于质谱（mass spectrometry, MS）的蛋白质分析技术，能够在没有参考数据库的情况下直接推导蛋白质的氨基酸序列。相比传统的数据库搜索方法，它可以用于新蛋白的鉴定、抗体序列解析、蛋白翻译后修饰（PTM）研究以及非模式生物的蛋白质组学分析。随着质谱技术和计算方法的不断进步，其测序的精确度和效率得到了显著提升。本文将介绍该领域的核心技术，并探讨其最新的发展趋势。

一、核心技术

1、高分辨率质谱技术

高分辨率质谱是蛋白从头测序的核心工具，能够提供精确的肽段质量信息，减少谱峰重叠，从而提高序列解析的准确性。目前主流的质谱仪包括Orbitrap、傅里叶变换离子回旋共振（FT-ICR）和飞行时间（TOF）质谱仪，分别在高通量分析、超高质量精度及快速检测场景中具有优势。

在串联质谱（MS/MS）分析中，肽段通过碰撞诱导解离（CID）、高能碰撞解离（HCD）或电子转移解离（ETD）等模式碎裂，生成b离子和y离子系列。合理选择碎裂模式可提升片段离子的覆盖范围，例如ETD适用于带正电荷的修饰肽段（如磷酸化），而HCD更适合高能碎裂下的全面覆盖。

2、多酶切割策略

蛋白质的完整序列难以直接通过质谱测定，因此需要使用蛋白酶进行切割，生成适合质谱分析的肽段。常用的蛋白酶包括胰蛋白酶（Trypsin）、Glu-C、Lys-C等。单一酶切策略可能会导致某些肽段无法有效检测，因此结合多种蛋白酶进行交叉消化（如双酶或三酶策略）可以提高肽段的覆盖率和序列解析能力。

3、生物信息学算法与数据解析

蛋白从头测序的关键在于高效的数据解析算法。当前主要的算法包括：

• 图论算法（Graph-based algorithms）：如PEAKS软件，基于b/y离子连接推导肽段序列。
• 动态规划（Dynamic Programming）：如DirecTag，采用递归计算方法优化肽段匹配。
• 深度学习（Deep Learning）：如DeepNovo，利用神经网络模型学习质谱信号特征，提高序列预测精度。

这些算法可以结合谱峰强度、质量偏差、离子系列匹配等多种信息，对序列进行打分优化，提高准确性。

4、质谱数据的质量控制与结果验证

高质量的质谱数据是从头测序成功的关键。数据预处理包括信号去噪、峰强度归一化、谱图质量筛选等。此外，实验验证（如Edman降解、合成肽对比、同位素标记SILAC/TMT）可以用于确认推导出的序列，提高数据可靠性。

二、蛋白从头测序的最新发展趋势

1、质谱性能的持续升级

新一代质谱仪在分辨率和灵敏度上实现突破。例如，超高分辨率Orbitrap可检测低丰度肽段，而串联四极杆-线性离子阱（Q-Orbitrap）结合了选择性与高速扫描优势，提升复杂样本的分析效率。新型碎裂模式（如紫外光解离UVPD）进一步增强了翻译后修饰区域的序列覆盖能力。

2、人工智能与云计算赋能

深度学习模型（如pNovo3）通过训练海量质谱数据，可预测未知修饰位点并优化序列拼接。强化学习算法则动态调整离子匹配策略，提升低信噪比数据的解析精度。此外，云计算平台加速了大规模数据的并行处理，使跨实验室协作与数据重分析成为可能。

3、多组学整合应用

蛋白从头测序正与基因组、转录组及代谢组技术深度融合。例如，结合RNA测序数据可辅助验证新蛋白的编码来源，而代谢组关联分析能揭示修饰蛋白的生物学功能。在肿瘤研究中，这种整合策略帮助发现了驱动突变相关的新抗原，为免疫治疗提供靶点线索。

4、数据共享与标准化

随着研究数据的积累，蛋白质组学社区越来越重视数据共享和标准化，如：

• ProteomeXchange、PRIDE数据库：提供大规模质谱数据共享平台，支持研究者进行数据重分析。
• 国际蛋白组学标准（PSI标准）：推动数据格式和分析流程的规范化，提高不同实验室间的数据可比性。

蛋白从头测序技术的进步推动了蛋白质组学研究的发展，在生物医药、抗体工程、蛋白修饰研究等领域具有广泛应用。随着高分辨率质谱的升级、智能算法的引入、跨学科整合的深入，该技术的精确度和效率将进一步提升。百泰派克生物科技提供优质的从头测序服务，欢迎联系我们！

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!

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