大规模提高泛素化肽段鉴定数量的新方法研究

Ubiquitination plays an important role in protein degradation . Since ubiquitin modification of protein is the character of universal and dynamic, it makes large scale identification of ubiquitin peptide very difficult，so some research which focus on an effective method for largely detection ubiquitin modification is important content in function proteomics research. This project organically combine bioinformatics theory with mass spectrometry(MS) experiment and attempts to separate peptides by offline LC and enrich ubiquitin peptides by ubiquitin antibody. each enriched sample is evenly divided into several components to supply some times MS experiment: the first MS experiment is ordinary MS analysis , peptide ion peak list with MS analysis time which should be detected in the second parallel MS experiment is predicted from the first MS data by computational biology and control the second MS experiment . Peptide ion list of the third MS experiment is gained from two times MS data. Thereby a new method with largly increasing idenfication number of ubiquitin peptides is studied by the repeat above procedure. This method can effectively use the sensitivity of MS, detect large information whose information is not detect MS information in the ordinary MS analysis and provide new methods for posttranslational modification.

泛素化在蛋白质降解中起着重要的作用。然而，蛋白质泛素化修饰存在着普遍性和动态性，它使得大规模的检测泛素化修饰非常困难。以致寻求有效的方法确定细胞和组织内泛素化谱是当今功能蛋白质组学研究的重要内容。目前鉴定泛素化肽段数量还比较低，因此需要一种新的方法能够提高其数量。本项目是生物信息学理论与生物质谱实验的有机结合，试图通过LC离线分离肽段和泛素化抗体富集泛素化肽段，并对富集后的各组分样品等分成多个组分进行多次质谱分析：第一次质谱实验为普通质谱试验，通过计算生物学方法分析第一次质谱数据，预测第二次质谱分析中每个时间点应该监测的母离子峰列表，通过该动态列表控制第二次质谱实验，依次类推，重复多次计算分析和实验，从而探索出大规模提高泛素化肽段鉴定数量和定量数量的新方法。该方法可以有效利用生物质谱的灵敏度，鉴定到普通质谱分析没有检测到质谱信息，为翻译后修饰提供方法参考。

蛋白质翻译后修饰在生物调控过程中发挥着重要作用，其中蛋白质泛素化是蛋白质降解的重要途径。目前大规模鉴定泛素化的方法报道较少，而且这些方法鉴定泛素化蛋白量有限，难以发现丰度较低的泛素化蛋白，以致寻找有效提高泛素化鉴定量的质谱方法是目前研究的重要方向。本项目基于结果驱动的质谱策略，通过建立计算模型识别第一次质谱数据信息，建立排除和监测母离子峰列表，通过这两个列表控制第二次质谱，从而达到充分利用质谱灵敏度来大规模提高泛素化蛋白鉴定量的目的。首先，我们开发了两个质谱鉴定算法，这两个质谱识别算法可以有效鉴定质谱峰信息，其结果优于目前商业软件Mascot和Sequest，为准确识别第一次质谱信息和建立排除母离子峰列表提供了软件基础支持；其次，我们建立RNA测序比对和定量方法，并用该方法过滤掉低丰度RNA表达和没有RNA信息的数据库蛋白序列信息，并建立了基于已报道母离子峰选择规则和蛋白质数据库与质谱峰同位素峰丰度峰分布匹配程度的母离峰选取规则，从而有效识别第一次未检测到的泛素化母离子峰；最后，我们利用排除和监测母离子峰列表控制第二次质谱实验，实验结果表明，上述建立的计算和实验流程能够显著提高泛素化肽段和蛋白的鉴定量，可以鉴定到很多第一次没有被鉴定到的泛素化蛋白。本项目建立的蛋白质质谱鉴定方法为质谱数据分析提供计算方法参考；本项目建立排除和检测动态母离子峰的方法可以为大规模提高泛素化鉴定提供质谱方法支持；本项目最终建立基于结果驱动的质谱方法流程可以为提高翻译后修饰和鉴定未识别的修饰蛋白提高方法参考！