蛋白从头测序和突变分析

蛋白分子在试剂盒研发、诊断试剂开发和药物研发中扮演了关键的角色。蛋白分子本身的一级结构是发挥其生物学功能的核心，因此，对蛋白质完整序列准确快速的分析有助于未知蛋白质的功能研究，并且对包括单克隆抗体在内的蛋白类药物研发生产具有十分重要的意义。 传统的蛋白序列分析技术，无论是基于MALDI-TOF质谱仪还是基于nanoLC-MS/MS平台，在蛋白鉴定过程中都需要借助包含被鉴定蛋白在内的序列数据库，再将质谱测定的分子量数据与数据库理论序列碎裂之后得到的分子量数据进行比对，以实现对蛋白质的测序和鉴定。

在实际的蛋白序列分析过程中有许多蛋白质的信息是不包含在现有数据库中的，比如一个未被报道过的全新蛋白，或者从一个全新物种中纯化出来的蛋白。还有很多情况下，我们能够得到部分的理论数据，但是缺失的那一部分才是关键，比如市场上经过商业改造的酶，酶的序列改造信息对于打算进行逆向工程的竞争对手来说是技术壁垒，因为序列变化是多种多样的（点突变，缺失、插入，替换，修饰，融合等），这样就存在着成千上万种可能性，而且通常又没有任何方向线索可寻；不仅是试剂盒中的某个酶，许多蛋白药物同样需要通过突变进行优化以增加产量或者稳定性；还有很多情况下蛋白序列产生了某些突变，即便是在一个药物中发生了很少的序列突变也可能会造成生物活性的改变和产生人体免疫反应，进而造成巨大商业损失。由上述对未知蛋白质序列和突变分析的需求出发，百泰派克公司基于高分辨率质谱仪Obitrap Fusion Lumos，结合丰富的生物信息学分析经验，建立了全新一代蛋白从头测序和突变分析（De Novo Sequencing）平台，实现对蛋白一级结构快速准确的分析。

蛋白从头测序和突变分析流程

平台优势：

1. 蛋白全序列覆盖（100% Sequence Coverage）
在蛋白质序列测定过程中我们会选择5种不同的蛋白酶进行酶切，利用不同酶切肽段之间的互补性实现蛋白分子100%全序列的拼接。
2. 先进的数据处理算法
我们基于发表在Nature Biotechnology和专业的蛋白组学杂志JPR上的文献，结合现有的专业进行数据库非依赖性的蛋白序列分析的软件PEAKS Mass Spectrometry Software，开发了自己的质谱原始数据计算方法，采用宽进窄出的原则，在不遗漏任何有效数据信息的同时实现了蛋白序列的准确鉴定。
3. 高精度和准确性
我们在测序过程中会使用高分辨率和高灵敏度的Orbitrap Fusion Lumos质谱仪；与老一代的质谱仪（例如Obitrap Elite、Q Exactive等）相比，Lumos在提高了一级二级质谱扫描速度的同时保证肽段分子量的准确性；一级质谱扫描速度的提高，有助于同一个肽段可以更多次的被鉴定到，提高了结果的可信性；二级质谱扫描速度的提高可以更好的进行片段碎裂（如下图所示），从而保证结果的准确性，并可以通过二级碎裂片段的特征峰实现亮氨酸和异亮氨酸的准确判定。

4.严谨的序列预测和严格的序列验证
我们对测序的结果会首先进行序列的预测，同时，我们还会以测定的序列建立新的数据库，采用Sequence Confirmation的模式对采集到的质谱数据再次进行分析，只有完全匹配的结果我们才会提供给客户。

应用领域

1. 在学术研究中根据研究论文发表需要，精准测定未知蛋白或者肽段的序列信息；
2. 精准测定经过商业化改造的蛋白质和酶的序列 。许多商业价值高的蛋白质（绝大多数是酶）的氨基酸序列经过特定改造，使蛋白质产品比天然蛋白质具有更好的特性。由于这些序列改变的蛋白质的确切基因序列或氨基酸序列往往是非公开的，而这些蛋白质产品却是容易得到，所以准确测定这类蛋白质产品的序列有很大的商业价值；
3. 精准测定稳定细胞系表达蛋白的序列。在细胞系的构建和储藏中容易发生突变（也称为序列差异，sequence variant(SV)，并且有时在一个产品中含量很少的SV也可能会造成生物活性的改变和产生人体免疫反应，进而造成巨大潜在风险。所以，在大规模生产之前检测出这种天然的突变及其重要。我们开发的方法可以检测低至1个氨基酸的序列差异，而且检测范围可以覆盖整个蛋白/抗体序列。