11

2015年12

培训总结


 

植物保护学院 张战凤

 

在西北农林科技大学科学技术发展研究院及西北农林科技大学植物保护学院的大力支持下,我于20157月下旬在中国农业大学生命科学研究中心对生物大分子的质谱鉴定项目进行了学习与交流。

中国农业大学生命科学研究中心集中了中国农业大学在生命科学和生物技术领域的优势力量,包括植物学、微生物学生物化学与分子生物学3个国家级重点学科,有农业生物技术植物生理学与生物化学”2个国家重点实验室及农业部农业微生物资源及其利用重点实验室。有国家外专局和教育部联合建设的引智基地”2个。还建设有国家理科基础科学研究与教学人才培养生物学基地、国家生命科学与技术人才培养基地、国家生命科学实验教学示范中心、教育部农业生命科学人才培养模式创新实验区等高素质人才培养平台。近年来,中心在国家“211”和“985”工程建设项目的支持下,科学研究和人才培养工作发展迅速,成果突出。实验室在生物大分子的检测及鉴定领域有先进的仪器设备及成熟的技术。

一、培训及学习内容

该中心拥有当前最先进的高分辨质谱仪:Thermo公司的“Q Exactive 质谱仪”。Thermo Scientific Q Exactive质谱仪台式LC-MS/MS 将高性能四极杆的母离子选择性与高分辨的准确质量数(HR/AMOrbitrap 检测技术相结合,提供优异性能和出色多功能性。Q Exactive 质谱仪能进行高精度的目标物或非目标物筛选,同时也能实现大范围的定性和定量分析检测。Q Exactive 数据的超凡品质可提供更加可靠的化合物定性和定量检测。其主要以下特点:(1)新型离子源光学系统将灵敏度提高达五倍。(2)集成式四极杆质量过滤器实现前体离子选择性。在Orbitrap HR/AM检测之前,MS/MS碎裂过程发生在能量更高的碰撞诱导解离(HCD)池中。(3)先进的信号处理技术能够在全扫描模式和最大扫描速度下将系统分辨率提高至140,000 FWHM 4)新型C-Trap离子光学系统和HCD碰撞池提供了快速HCD MS/MS扫描并改善了低质量数离子的传递,从而提高灵敏度和定量性能,尤其适用于使用同位素标签的实验。(5)多重检测提高了整体系统工作周期的效率,能够更好的与UHPLC兼容,并在Orbitrap进行同时检测之前收集并保存多达10种母离子。

在生物大分子鉴定方面,Q Exactive 质谱仪为蛋白质组学定性和定量分析提供了完整的解决方案。Q Exactive高性能台式四极杆—轨道阱LC-MS/MS系统具有意义非凡的创新设计,四极杆的母离子选择性与高分辨的准确质量数(HR/AMOrbitrap 检测技术相结合,Q Exactive 质谱仪具有卓越的灵敏度和谱图质量,甚至可以鉴定少量样品中的低拷贝数蛋白质。其更具有以下特点:(1)与碰撞诱导解离(CID 相比,能量更高的碰撞诱导解离(HCD)往往能产生较好的碎片和更高质量的MS/MS谱图。(2)更高质量的谱图和宽动态范围有助于更加深入地探索蛋白质组,鉴定更多的蛋白质并定量分析其他仪器所无法找到的蛋白质。(3)与Q-TOF 技术不同,Orbitrap技术不需要在高灵敏度和质量分辨率之间做权衡。(4Q Exactive 仪器的定性/ 定量分析功能使从蛋白质组发现实验过渡到目标蛋白质的定量分析和确认比以往任何时候都容易。(5Q Exactive LC-MS/MS 通过一系列软件来支持蛋白质组学研究。其中Thermo Scientific Proteome Discoverer 软件用于蛋白质鉴定,SIEVE 软件用于差异表达分析,Pinpoint 软件用于定量分析和验证。

 

 

 

 

二、学习心得

相比较而言,我们实验室的LTQ-XL质谱仪虽然也“价值不菲”,但仍属于普通的低分辨质谱,其对于物质鉴定基本依赖多级质谱即MSn, 无法通过准确分子量鉴定物质,其效率相对低下。蛋白鉴定必须对蛋白质酶切后的众多肽段的一级质谱和二级质谱的肽指纹扫描,再经过数据库检索,达到到蛋白质的鉴定。由于数据库检索时仅含了各肽段的二级质谱数据,会有一定假阳性率和较长检索时间。由于其依赖于已知数据库,其对未知蛋白的鉴定能力有限,这也成为其最大的“软肋”,使得其在蛋白质组学的应用上受到很大限制。

通过本次培训,使我大大拓宽了视野,体验了质谱世界的“王者”高分辨质谱仪,同时也体会到中国一句古话的真谛“工欲善其事必先利其器”,拥有先进的设备绝对可以起到“事半功倍”的效果。我们也恳切建议学校早日引进像Orbitrap这样的高分辨质谱,其将大大提高我们学校在“代谢组学”“蛋白质组学”方面的分析水平,也势必为我校的综合科研实力的提升发挥一定的作用。同时我们也必须刻苦钻研,不断提升自己的知识水平,应用“软实力”提高现有质谱仪的分析能力。非常感谢科学技术发展研究院及植物保护学院的大力支持,我将继续勤奋工作,将学到的先进经验、技术与我们的具体实际相结合,为进一步提高服务水平和质量而努力!