[发明专利]基于质谱谱图的无标蛋白质定量方法

说明书

本发明公开了一种基于质谱谱图的无标蛋白质定量方法，包括如下步骤：通过理论酶切的理论蛋白质序列数据库获得相应的理论肽段集；提取一级质谱谱图(MS)上所有离子的提取离子流色谱图(XIC)，并计算提取离子流色谱图上相应的保留时间(RT)和质荷比(M/Z)；建立理论肽段集和提取离子流色谱图的同位素分布和保留时间的多重映射关系表。本发明提出采用结合智能优化算法的无标蛋白质定量算法，通过智能优化算法在上述多重映射关系表中取得理论肽段集和提取离子流色谱图的最佳映射关系并获得定量结果。通过进行肽段的高效定性，本发明能得到较高的蛋白质检测覆盖率，从而给蛋白质进行高通量定量。研究表明细胞中蛋白质表达丰度的变化对于疾病的早期诊断具有重要意义。

技术领域

本发明属于生物信息学领域，尤其涉及一种基于质谱谱图的无标蛋白质定量方法。

背景技术

蛋白质组定量方法是近几十年来发展起来的，对生物标志物和药物靶标的研究具有重要意义。传统的方法，如双向荧光差异凝胶电泳法是很少使用因为其固有缺陷：很难有效的分离和解析低丰度和低疏水性蛋白质。质谱分析法是一种高通量的分析的蛋白质组学方法，能够通过收集的大量数据来分析复杂的样品。根据是否使用同位素标记，质谱分析法分为同位素标记定量法和无标记定量法。

同位素标记定量法存在着设备复杂、同位素标记费用昂贵和数据分析软件的要求特殊等缺点。

无标记方法依赖质谱仪。近年来质谱仪不断的更新换代，质谱仪的分辨率和扫描速率的提高使得无标记方法的结果也不断提升。在一个无标记方法分析过程中，可以识别出数十万个高质量肽段的多肽指纹图谱。由于质谱仪的扫描速度的增加，可以比较完整的捕获该肽用于蛋白质定量的强度分布。无标记定量方法不需要进行同位素标记，可以进行快速便宜的蛋白质定量分析。

LC-MS和LC-MS/MS是无标记定量方法的两种实验策略。它们的主要区别是后者使用二级质谱数据来进行定性蛋白质，而前者不需要。在以往的定量分析中,二级谱数据被用于确定肽段组成及蛋白质翻译后修饰信息,而无二级谱信息的大量一级谱谱图被废弃掉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于质谱谱图的无标蛋白质定量方法，能够高效的利用一级谱谱图数据中的有效数据，有效的进行无标蛋白质的定量鉴定。

一种基于质谱谱图的无标蛋白质定量方法，它包括如下步骤：

步骤1：对一级谱谱图数据进行预处理；对二级谱谱图数据通过搜库软件进行分析得到二级谱谱图中所包含的肽段定性结果集；对输入的理论蛋白质序列数据库所包含的所有蛋白质序列进行酶切获得理论肽段集；

步骤2：在一级质谱谱图上按质荷比顺序依次提取一级质谱谱图上每个单个离子的提取离子流色谱图，并用一级质谱谱图上所有单个离子的提取离子流色谱图组成提取离子流色谱图集；根据二级谱谱图所含的肽段定性结果集将一级质谱谱图的提取离子流色谱图集分为：已经定性肽段的离子提取离子流色谱图集和未定性的肽段离子的提取离子流色谱图集；

步骤3：通过肽段离子质荷比匹配、肽段离子保留时间范围匹配、肽段离子同位素峰簇强度比匹配来建立理论肽段集和未定性的肽段离子提取离子流色谱图集的多对一映射关系表；智能优化算法在关系表中对目标函数求得最优结果集，得理论肽段集和未定性的肽段离子提取离子流色谱图集的最佳一对一映射关系；确定未定性的肽段离子的定性和定量结果；

步骤4：对定性的肽段进行蛋白质序列组装，再通过肽段的提取离子流色谱图进行定量分析，最终得到蛋白质的统计学分析结果。

所述步骤1具体包括：

s11.对一级质谱谱图进行去噪、去基线操作；

s12.对二级谱谱图数据进行搜库软件的搜索，得到肽段定性结果；

s13.对理论蛋白质序列数据库所包含的所有蛋白质序列在剪切位点进行酶切，并在酶切过程中去除实验中不存在的肽段。