從碎片到完整：AI驅(qū)動(dòng)的蛋白全長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)如何解決翻譯后修飾難題,？檢測(cè)技術(shù)服務(wù)詳情介紹

dànbáizhì的結(jié)構(gòu)與功能不僅由氨基酸序列決定，更受多種翻譯后修飾（Post-translational Modifications, PTMs）精細(xì)調(diào)控,。磷酸化,、乙酰化,、糖基化,、泛素化等PTMs在信號(hào)傳導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞周期,、應(yīng)激反應(yīng)等生物過程中發(fā)揮著核心作用,。然而，這些修飾的多樣性和復(fù)雜性也使其難以全面識(shí)別和定量,，尤其是在未知蛋白或變異區(qū)域中,，傳統(tǒng)的測(cè)序與分析方法往往難以勝任。

近年來,，蛋白全長(zhǎng)測(cè)序（Full-length Protein Sequencing）技術(shù)不斷發(fā)展,，尤其是在人工智能算法輔助下的譜圖解析能力提升顯著，為翻譯后修飾的識(shí)別提供了新的解決思路,。本文將系統(tǒng)解析AI驅(qū)動(dòng)的蛋白全長(zhǎng)測(cè)序技術(shù)如何解決PTMs識(shí)別的關(guān)鍵挑戰(zhàn),，并探討其在生物醫(yī)藥與基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用潛力。

一,、蛋白全長(zhǎng)測(cè)序的原理與挑戰(zhàn)

蛋白全長(zhǎng)測(cè)序指通過質(zhì)譜等手段,，從dànbáizhì的N端到C端解析出完整的一級(jí)結(jié)構(gòu)序列。與傳統(tǒng)基于數(shù)據(jù)庫比對(duì)的肽段鑒定不同,，全長(zhǎng)測(cè)序更側(cè)重于通過質(zhì)譜數(shù)據(jù)中的碎片離子信號(hào)進(jìn)行序列拼接與重構(gòu),，特別是在缺乏已知參考序列的背景下，這一策略更具優(yōu)勢(shì),。

但dànbáizhì在細(xì)胞內(nèi)往往攜帶多種翻譯后修飾,，這些修飾一方面改變了肽段的質(zhì)量、保留時(shí)間甚至碎裂行為,，另一方面又可能缺乏穩(wěn)定的特征離子,，使得其在傳統(tǒng)分析流程中易被遺漏或誤判。此外,，PTMs的低豐度,、異質(zhì)性和位點(diǎn)依賴性也給測(cè)序帶來挑戰(zhàn)。因此,，若要實(shí)現(xiàn)對(duì)修飾蛋白的準(zhǔn)確測(cè)序,，必須在技術(shù)策略與數(shù)據(jù)分析層面同時(shí)優(yōu)化。

二,、AI在蛋白全長(zhǎng)測(cè)序中的關(guān)鍵角色

隨著質(zhì)譜儀器的分辨率和靈敏度不斷提升,，質(zhì)譜數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)。如何從復(fù)雜,、高維,、低信噪比的譜圖中準(zhǔn)確提取修飾信息，成為全長(zhǎng)測(cè)序中的核心問題之一,。人工智能,，尤其是以深度學(xué)習(xí)為代表的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,，正在為這一問題提供有效解決方案。

AI輔助蛋白全長(zhǎng)測(cè)序主要包括以下幾個(gè)方面：

1,、譜圖解析與De novo序列重構(gòu)

AI模型可自動(dòng)識(shí)別b離子,、y離子等碎片模式，從中推斷肽段序列,，尤其適用于無數(shù)據(jù)庫背景下的De novo測(cè)序任務(wù),。相比傳統(tǒng)啟發(fā)式算法，AI在處理不完整譜圖和非典型碎裂行為時(shí)更具魯棒性,。

2、翻譯后修飾識(shí)別與分類

AI模型可以通過學(xué)習(xí)大量已知修飾譜圖,，識(shí)別PTMs在質(zhì)譜數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出的特征模式,，如中性丟失、特征離子組合等,，并區(qū)分不同類型修飾（如磷酸化,、甲基化等）的典型特征。

3,、多酶數(shù)據(jù)整合與序列拼接

結(jié)合不同酶切方式生成的互補(bǔ)譜圖數(shù)據(jù),，AI可進(jìn)行序列拼接與冗余肽段整合，提高全序列覆蓋度,，輔助修飾位點(diǎn)的定位,。

4、修飾可信度評(píng)分與位點(diǎn)預(yù)測(cè)

AI算法可對(duì)候選修飾位點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分,，結(jié)合質(zhì)譜峰強(qiáng)度,、保留時(shí)間、結(jié)構(gòu)背景等多維信息,，提升修飾鑒定的可靠性與解釋能力,。

三、可識(shí)別的常見PTMs類型及其識(shí)別策略

目前,，AI輔助質(zhì)譜分析在以下幾類修飾的識(shí)別中表現(xiàn)較好：

• 磷酸化：可檢測(cè)+79.97 Da質(zhì)量差及中性丟失碎片,，在ETD、EThcD碎裂模式中識(shí)別效率較高

• 乙?；撼Ｒ娪诘鞍譔端和Lys位點(diǎn),，質(zhì)量變化為+42.01 Da，穩(wěn)定性較好

• 氧化與羥基化：質(zhì)量變化為+15.99 Da,，需結(jié)合序列上下文判斷差異

• 泛素化：通過識(shí)別Gly-Gly修飾特征離子實(shí)現(xiàn),，典型質(zhì)量變化為+114.04 Da

• 糖基化：修飾質(zhì)量跨度大（+203至幾千Da），AI輔助的特征峰識(shí)別和數(shù)據(jù)庫檢索對(duì)其解析尤為關(guān)鍵

值得注意的是,，低豐度修飾和非典型修飾仍是識(shí)別難點(diǎn),，需要通過樣本富集,、高分辨儀器和深度學(xué)習(xí)模型協(xié)同優(yōu)化。

四,、應(yīng)用價(jià)值與未來發(fā)展

隨著蛋白組學(xué)研究對(duì)結(jié)構(gòu)精度與功能解析提出更高要求,，蛋白全長(zhǎng)測(cè)序正逐漸成為抗體測(cè)序、重組dànbáizhì量控制,、功能蛋白變異研究等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線,。AI輔助識(shí)別翻譯后修飾不僅有助于提升序列信息的完整性，也為功能預(yù)測(cè),、結(jié)構(gòu)建模,、靶點(diǎn)驗(yàn)證等后續(xù)研究提供更具生物學(xué)意義的數(shù)據(jù)支撐。未來,，蛋白全長(zhǎng)測(cè)序的自動(dòng)化與標(biāo)準(zhǔn)化水平將持續(xù)提升,，AI在修飾識(shí)別、數(shù)據(jù)解讀與知識(shí)圖譜構(gòu)建中的作用也將更加突出,，推動(dòng)蛋白組學(xué)進(jìn)入更高分辨率,、更高通量的時(shí)代。

從碎片化的質(zhì)譜數(shù)據(jù)中重構(gòu)出完整蛋白序列,，并同時(shí)識(shí)別其中的翻譯后修飾,，是當(dāng)前dànbáizhì組學(xué)技術(shù)面臨的重大挑戰(zhàn)。AI的加入,，不僅為蛋白全長(zhǎng)測(cè)序提供了強(qiáng)大的解析能力,，也為復(fù)雜修飾體系的準(zhǔn)確識(shí)別提供了技術(shù)保障。在人工智能與高分辨質(zhì)譜的協(xié)同推動(dòng)下,，蛋白結(jié)構(gòu)與功能研究正邁入一個(gè)更加清晰,、jīngzhǔn的新時(shí)代。如需進(jìn)一步了解蛋白全長(zhǎng)測(cè)序服務(wù)方案,、翻譯后修飾分析流程或AI質(zhì)譜算法平臺(tái),，歡迎聯(lián)系百泰派克生物科技獲取詳細(xì)資料。我們致力于為dànbáizhì研究提供jīngzhǔn可靠的解決方案,。

百泰派克生物科技特色項(xiàng)目

一,、蛋白測(cè)序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos質(zhì)譜儀及島津公司埃德曼降解測(cè)序系統(tǒng)對(duì)dànbáizhì序列進(jìn)行分析，提供基于質(zhì)譜的蛋白測(cè)序分析服務(wù),，包括對(duì)dànbáizhì的氨基酸組成分析,，Nduāncèxù，Cduāncèxù和全序列分析,，以及基于埃德曼降解的dànbáizhìN端序列分析服務(wù),。對(duì)于未知理論序列的dànbáizhì，提供基于從頭測(cè)序法的dànbáizhì從頭測(cè)序服務(wù),，對(duì)蛋白序列進(jìn)行分析,。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1.采用目前世界上優(yōu)良的質(zhì)譜儀器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)定靶蛋白序列 100% 的覆蓋;

3.可測(cè)定蛋白N端多達(dá) 70個(gè)氨基酸序列;

4.可測(cè)定多種形式的樣品: 蛋白溶液,、PVDF 蛋白條帶;

5.樣品用量低: 蛋白樣品僅需 5-10ug，即可完成檢測(cè);

6.測(cè)序不受N端封閉,，PEC和和糖基化等N端修飾的影響,。

二、dànbáizhì組學(xué)

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos質(zhì)譜平臺(tái)結(jié)合Nano-LC,，提供定量dànbáizhì組學(xué),、靶向dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué),、翻譯后修飾蛋白組學(xué)等多種dànbáizhì組學(xué)分析服務(wù),。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4Ddànbáizhì組學(xué)服務(wù),，助力微量樣本蛋白組學(xué),、大樣本群醫(yī)學(xué)及高通量修飾組學(xué)等研究工作。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1 .高通量定量蛋白分析:多對(duì)照組大規(guī)模實(shí)驗(yàn)分析,，發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)記物;

2.體內(nèi)體外多種dànbáizhì標(biāo)記方法，適用于分析組織,、細(xì)胞,、血液等多種樣品;

3.質(zhì)譜分析靈敏度高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)度高;

4.可檢測(cè)較低豐度蛋白,，線性范圍廣;

5.zhuānyè生物信息學(xué)分析,，分析更系統(tǒng)準(zhǔn)確。

三,、單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm質(zhì)譜流式系統(tǒng)進(jìn)行單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析,，采用金屬元素標(biāo)記物（通常是金屬元素標(biāo)記的特異抗體）標(biāo)記細(xì)胞表面和內(nèi)部的分子，然后用流式細(xì)胞原理分離單個(gè)細(xì)胞,，再用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析單個(gè)細(xì)胞的原子質(zhì)量譜,，zuì后將原子質(zhì)量譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞表面和內(nèi)部的信號(hào)分子表達(dá)量。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1.技術(shù)優(yōu)良,，*技術(shù)空白

采用金屬標(biāo)記抗體技術(shù),，避免了傳統(tǒng)流式熒光通道少且易相互影響的問題?？稍趩渭?xì)胞層面上對(duì)多種指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行表征,，百泰派克生物科技可做到同時(shí)檢測(cè)51個(gè)目標(biāo)蛋白。

2.分析數(shù)量大,，成本較低

單細(xì)胞RNAseq受成本等因素限制,，所有樣本細(xì)胞匯總的分析數(shù)目一般在2x10^4個(gè)左右，而流式質(zhì)譜技術(shù)一次（單樣本）就可分析至少10^5的細(xì)胞,，實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級(jí)的提高,，且成本不高于單細(xì)胞RNAseq,。

3.應(yīng)用前景大

①流式質(zhì)譜結(jié)果可以給出細(xì)胞亞群的變化，在臨床診斷,、疾病機(jī)制研究等方面具有極大的研究前景,；

②將金屬標(biāo)簽技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合會(huì)有新應(yīng)用方向。除常規(guī)蛋白外,，質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)還可用于蛋白翻譯后修飾,；

③可檢測(cè)細(xì)胞存活率、細(xì)胞大小,、mRNA轉(zhuǎn)錄子表達(dá)量,、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四,、基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)

百泰派克生物科技的基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)一站式解決方案包括我們專有的,、高度敏感的免疫肽富集和鑒定方案。我們能夠幫助您實(shí)現(xiàn)10,000個(gè)以上I型多肽和10,000個(gè)以上II型多肽的鑒定和識(shí)別,。通過我們優(yōu)化的高通量免疫多肽組學(xué)分析平臺(tái)進(jìn)行免疫肽組學(xué)分析,，可從zuì小的樣品材料中進(jìn)行可重復(fù)的識(shí)別和定量。該服務(wù)可以應(yīng)用于大規(guī)模的研究,，旨在助力科研工作者尋找癌癥,、免疫疾病及傳染病的解決方案，深入挖掘未知的靶標(biāo),。

五,、生物藥物表征

百泰派克基于高分辨率質(zhì)譜技術(shù)，MALDI TOF,，高效色譜分離技術(shù),，提供一系列完善的生物藥物分析方案，從dànbáizhì,、多肽,、抗體、疫苗等生物制品的氨基酸組成和一級(jí)結(jié)構(gòu)分析,，到產(chǎn)品變異性和純度分析,。旨在提供優(yōu)質(zhì)生物藥物分析服務(wù)，幫助生物醫(yī)藥生產(chǎn)商提高生物藥物品質(zhì),。

百泰派克生物科技七大檢測(cè)平臺(tái)

百泰派克生物科技-生物制品表征,，生物質(zhì)譜多組學(xué)優(yōu)質(zhì)服務(wù)商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于為生物/制藥和醫(yī)療器械行業(yè)提供質(zhì)量控制檢測(cè)和項(xiàng)目驗(yàn)證等zhuānyè服務(wù)。公司實(shí)驗(yàn)室遵循NMPA,、ICH,、FDA和EMA等的法規(guī)和指導(dǎo)原則，通過CNAS/ISO9001雙重質(zhì)量體系認(rèn)證,，建立了完備的質(zhì)量體系,，數(shù)據(jù)冷熱/異地備份,，設(shè)備定期計(jì)量/期間核查，軟件審計(jì)追蹤,，為客戶提供一體化解決方案和技術(shù)服務(wù),，支持新藥研發(fā)、藥物申報(bào)注冊(cè)和生產(chǎn)放行,。

1.公司采用ISO9001質(zhì)量控制體系,，zhuānyè提供以質(zhì)譜為基礎(chǔ)的CRO檢測(cè)分析服務(wù)；

2.獲國(guó)家CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可,，為客戶提供符合全球藥政法規(guī)的藥物質(zhì)量研究服務(wù),；

3.業(yè)務(wù)范圍覆蓋dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué),、代謝組學(xué),、生物藥物表征、單細(xì)胞分析,、單細(xì)胞質(zhì)譜流式,、生信云分析以及多組學(xué)生物質(zhì)譜整合分析等；

4.七大質(zhì)量控制檢測(cè)平臺(tái),，滿足您一站式服務(wù)需求,；

5.服務(wù)3000+企業(yè)，10000+客戶的選擇,；

6.致力于為您提供優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)譜分析服務(wù)!

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