蛋白質(zhì)組（proteomics）分析是針對不同條件下細(xì)胞中蛋白的功能和特性進(jìn)行研究的統(tǒng)稱，這一領(lǐng)域的研究一直以來都落后于基因組研究，后者在技術(shù)創(chuàng)新方面取得了不少成果，一些令人眼花繚亂的快速基因組圖譜繪制技術(shù)，還有無需借助核心實(shí)驗(yàn)室設(shè)備就能完成實(shí)驗(yàn)的技術(shù)，都令我們印象深刻。

但是與基因組研究的主要目的不同——基因組研究主要目的在于成列靜態(tài)堿基對序列，而蛋白質(zhì)組分析則需要考慮到不同的形狀，大小和序列，這帶給科研人員更多需要解決的問題。

“一些科學(xué)家指出，蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性是無限的”，來自美國巴克老年研究所（Buck Institute for Age Research ）Bradford Gibson解釋道，像是剪切變化，磷酸化修飾，蛋白表達(dá)時序變化，蛋白翻轉(zhuǎn)，以及蛋白相互作用，都是造成蛋白質(zhì)組復(fù)雜的原因。盡管蛋白質(zhì)組存在許多變化，但現(xiàn)代的高尖端技術(shù)圖譜也能幫助科學(xué)家們更好的了解細(xì)胞中的一舉一動。The Scientist雜志近期就總結(jié)了一些利用質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行蛋白質(zhì)組研究的新成果。

來自馬普生化研究所的Matthias Mann研究員是蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域的一位著名科學(xué)家，他在蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜技術(shù)研究方面獲得了許多重要的突出成果，改進(jìn)或者發(fā)展了各種新型的技術(shù)。近年來他利用先進(jìn)的質(zhì)譜技術(shù)獲得了人類和酵母蛋白質(zhì)組目前為止最完整圖譜。

在2008年，當(dāng)Mann和他的同事嘗試識別和定量基于質(zhì)譜技術(shù)的完整酵母蛋白質(zhì)組的時候，他們采用了LTQ-Orbitrap，這是一種在當(dāng)時檢測性和區(qū)分性優(yōu)于其它質(zhì)譜儀的新技術(shù)儀器。

這種技術(shù)與其它大多數(shù)質(zhì)譜分析儀不同，離子以一種角度進(jìn)入磁場，被捕獲后就會沿著一個中心電磁振蕩場進(jìn)行振蕩，振蕩離子經(jīng)過檢測器電極的時候就會產(chǎn)生電流，一個稱為Fourier transform（傅里葉變換）的復(fù)雜數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換原理就能將這些電流轉(zhuǎn)換成質(zhì)譜。

早期Orbitrap質(zhì)譜儀具有高靈敏度，寬動態(tài)范圍，質(zhì)量精確等優(yōu)點(diǎn)，Mann研究組利用這些特點(diǎn)獲得了一些研究成果，因?yàn)樗麄冃枰私赓|(zhì)譜的一些細(xì)微變化，Mann教授研發(fā)了一種名為穩(wěn)定同位素標(biāo)記氨基酸培養(yǎng)（stable isotope labeling with amino acids in cell culture, SILAC）的方法。這種方法能用于整個小鼠的同位素標(biāo)記，研究細(xì)胞周期中磷酸化的動力學(xué)，以及microRNA對胞內(nèi)蛋白質(zhì)組的影響，比較單倍體和二倍體酵母的蛋白質(zhì)組。

時間推進(jìn)到了2010年，Mann研究組決定進(jìn)行人類蛋白質(zhì)組的研究，人類蛋白質(zhì)組比酵母蛋白質(zhì)組多出了兩到三倍的蛋白，此次他們采用的而是LTQ Orbitrap Velos，這種儀器能將一系列電壓聚焦成離子束，提升離子轉(zhuǎn)換效率十倍。利用HeLa細(xì)胞，研究人員識別出了超過10000個蛋白，與9000多個基因匹配。