[发明专利]一种基于串联质谱鉴定蛋白质磷酸化修饰位点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物信息领域，具体涉及一种基于串联质谱鉴定蛋白质磷酸化修饰位点的方法。

背景技术

蛋白质磷酸化是生物界最普遍，也是最重要的一种蛋白质翻译后修饰。在细胞中，大约有1/3的蛋白质被认为是经过磷酸化修饰的。蛋白质磷酸化和去磷酸化这一可逆过程，是原核和真核生物细胞表达调控的关键环节，几乎调节着包括细胞增殖，发育，分化信号转导，细胞凋亡，神经活动，肌肉收缩以及肿瘤发生等过程在内的所有生命活动，并且可逆的蛋白质磷酸化是目前所知道的的最主要的信号转到方式。因此，蛋白质磷酸化的分析以及磷酸化位点的鉴定已成为目前众多生物化学家以及蛋白质组学家所关心的内容。

运用蛋白质组学的理念和分析方法研究蛋白质磷酸化修饰，可以从整体上观察细胞或组织中磷酸化修饰的状态以及蛋白质中磷酸化修饰位点。随着生物质谱的灵敏度、精确度，以及高通量的不断发展，其在蛋白质组学研究中扮演着越来越重要的角色，它在蛋白质鉴定及翻译后修饰位点鉴定等方面已得到了较广泛的应用。在液相-质谱仪中，磷酸化肽段经碰撞诱导解离（Collision Induced dissociation，CID）产生特异性片段，丢失80Da（HPO₃）和98Da（H₃PO₄）的子离子，检测所产生的全部碎片离子，并根据其质量数通过数据库检索来推断肽段序列和磷酸化位点。

运用质谱鉴定蛋白磷酸化修饰位点具有高选择性，高灵敏度的特点。但是，在进行数据库检索时，由于将磷酸化修饰选择为可变修饰，数据库匹配过程时理论肽段中磷酸化肽段的数目要远高于非磷酸化肽段，导致磷酸化肽段的错误鉴定数目要远高于非磷酸化肽段，即磷酸化肽段鉴定的假阳性概率较高，蛋白质磷酸化位点鉴定的准确性和通量都受到了很大的限制。因此，数据库检索得到的蛋白质磷酸化修饰位点的数据需要再进行评估。目前，针对蛋白磷酸化位点修饰位点评估的软件包括MaxQuant中PTMScore，Ascore以及PhosphoRS等，而这些软件局限性比较高，仅适用于特定的质谱仪器产生的数据以及特定的数据库检索程序，比如MaxQuant中PTMScore与PhosphoRS仅试用于Thermo公司的一系列质谱，Ascore仅兼容Sequest数据库检索结果；此外，基于MaxQuant中的PTMScore算法，也开发了一些修饰位点定位方法，如文献Ming-kun Yang,Zhi-xian Qiao,Wan-yi Zhang,Qian Xiong,Jia Zhang,Tao Li,Feng Ge and Jin-dong Zhao,“Global Phosphoproteomic Analysis Reveals Diverse Functions of Serine/Threonine/Tyrosine Phosphorylation in the Model Cyanobacterium Synechococcus sp.Strain PCC7002”,J.Proteome.Res,2013,12(4),1909-1923.中使用的PTMScore算法，对磷酸化位点进行了评估，但该方法仅兼容Bruker公司质谱数据。本发明提出一种基于串联质谱鉴定蛋白磷酸化修饰位点的方法，实现了蛋白质磷酸化位点的重新定位及可信度评估，并且本方法可自动导出重新定位的蛋白质磷酸化位点对应的高分辨质谱图。由于不同类型质谱仪器产生的原始数据，都可以通过现有的开源免费软件ProteoWizard，将质谱原始数据转化为mgf格式数据，而本方法主要基于mgf格式数据（mascot generic file），并利用文献Jesper V.Olsen,Blagoy Blagoev,Florian Gnad,Boris Macek,Chanchal Kumar,Peter Mortensen,and Matthias Mann,“Global,In Vivo,and Site-Specific Phosphorylation Dynamics in Signaling Networks”,2006,127(3),635-48.中的打分算法公式：

p_value=(k!/(n!(n-k)!)*p^k*(1-p)^(n-k)=(k!/(n!(n-k)!)*0.04^k*0.96^(n-k)

Score=-10*Log₁₀(p)

对磷酸化修饰位点进行重新定位、可信度评估以及谱图自动导出，因此，本发明方法兼容所有质谱的数据分析。