蛋白质分子量的测定是结构生物学、蛋白质组学及生物医药研究的核心任务之一。质谱（Mass Spectrometry, MS）作为一种高精度、高灵敏度的分析技术，在蛋白质分子量测定中发挥着不可替代的作用。本文将深入探讨质谱测定蛋白质分子量的基本原理、方法优势、技术局限性以及未来发展趋势，帮助研究人员更好地理解和利用该技术。

一、质谱测定蛋白质分子量的基本原理

质谱技术基于将蛋白质分子电离成带电离子，并根据质荷比（m/z）对其进行分离和检测，最终计算出分子量。常见的蛋白质质谱测定技术主要包括基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和电喷雾电离质谱（ESI-MS）。

1、MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱）

MALDI-TOF 适用于测定完整蛋白或蛋白片段，具有高灵敏度和快速分析能力。

（1）基本步骤

* 样品制备：蛋白质与基质（如 α-羟基肉桂酸, sinapinic acid）共结晶。

• 激光解吸电离：激光照射样品，基质吸收能量并转移至蛋白质，使其电离。
• 离子加速并飞行时间分析：不同 m/z 的离子在飞行管中根据质量大小分离。
• 检测并计算分子量：根据离子到达检测器的时间计算蛋白质的分子量。

（2）特点

* 适用于分子量较大的蛋白质（>100 kDa）。

• 分析速度快，数据获取迅速。
• 适用于复杂混合物的分子量筛选。
• 蛋白可能形成多种带电离子峰，需进一步分析去卷积。
• 需要优化基质选择，避免信号抑制或背景干扰。

2、ESI-MS（电喷雾电离质谱）

ESI-MS 适用于测定溶液相中的蛋白，能够提供更精准的分子量数据，并适用于复杂蛋白质和蛋白复合物的分析。

* 样品溶液雾化：蛋白质溶于适当溶剂（如 50% 甲醇/水），通过高压电场形成喷雾。

• 离子化：喷雾液滴不断蒸发，最终形成带电的蛋白质离子。
• 质量分析：带电离子进入质谱仪，在电场作用下按 m/z 分离。
• 数据解析：根据多电荷峰计算蛋白的精确分子量。

* 适用于溶液相蛋白分析，可直接测定天然构象蛋白。

• 质谱精度高，可达 0.01%。
• 能够解析多电荷分布，提高分辨率。
• 样品溶剂要求严格，盐离子和污染物会影响电离效率。
• 适用于相对小的蛋白（通常 < 100 kDa），大蛋白信号较弱。

二、质谱测定蛋白质分子量的主要局限

尽管质谱在蛋白质分子量测定中具有很高的精确性，但仍存在一些局限性，包括实验条件、样品特性以及数据解析的挑战。

1、 样品纯度要求高

（1）质谱对蛋白样品的纯度要求较高，盐离子、缓冲液成分可能干扰电离过程。

（2）需要脱盐处理，如使用 C18 固相萃取（SPE）去除干扰物质，提高信号质量。

2、 大分子蛋白检测的挑战

（1）MALDI-TOF 对大蛋白（> 200 kDa）检测能力有限，飞行时间误差增大。

（2）ESI-MS 分析大分子蛋白时，通常形成高度带电的离子峰，导致数据解析复杂。

3、 蛋白翻译后修饰（PTMs）对分子量的影响

（1）磷酸化、糖基化、乙酰化等修饰会改变蛋白的分子量，导致计算误差。

（2）需要结合高分辨率质谱（如 Orbitrap 或 Q-TOF）进行修饰分析。

4、 质谱信号的重叠问题

（1）复杂混合物中的蛋白质可能产生多个相似 m/z 信号，导致峰值解析困难。

（2）需要结合液相色谱（LC-MS）分离蛋白，以提高分辨率。

三、质谱技术在蛋白质分子量测定中的发展趋势

随着技术进步，质谱测定蛋白质分子量的精度和应用范围不断拓展，未来可能的突破点包括：

1、 高分辨率质谱（HRMS）发展

新一代高分辨率质谱（如 Orbitrap-MS, Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance-MS）能够实现0.001% 以内的分子量测定误差，适用于复杂蛋白的高精度分析。

2、 联用技术提升蛋白分子量测定能力

（1）LC-MS（液相色谱-质谱联用）：结合高效液相色谱（HPLC）可实现更精确的蛋白分离，提高数据可靠性。

（2）SEC-MALS（尺寸排阻色谱-多角度光散射）结合 MS：用于分析蛋白复合体和大分子蛋白的真实分子量。

3、 质谱成像（MSI）用于空间分布分析

质谱成像（MALDI-MSI）可用于分析组织或细胞中的蛋白分布，有望应用于疾病研究和生物标志物发现。

4、 AI 和机器学习在质谱数据分析中的应用

机器学习算法可用于自动识别质谱数据中的蛋白分子量峰，提高复杂蛋白组数据的解析效率。

质谱测定蛋白质分子量具有无可比拟的精度和灵敏度，然而，研究人员在使用质谱时需要注意样品制备、数据解析和实验局限性，以确保实验的可靠性。随着高分辨率质谱、联用技术及 AI 数据分析的发展，未来蛋白质分子量测定的精度将进一步提高，为生物医学研究、药物开发和蛋白质组学提供更强大的支持。如果您需要高精度的蛋白质分子量测定服务，百泰派克生物科技的实验平台可提供高分辨率质谱分析、数据解析及实验优化，确保您的研究数据可靠无误。欢迎联系我们获取详细服务方案！

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；

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