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IP/pull-down蛋白鉴定:质谱仪与检测方法最优选型方案(值得收藏)

免疫沉淀(IP)、免疫共沉淀(Co-IP)GST pull-downRNA pull-downDNA pull-down药物pull-down等各类实验,是解析蛋白互作关系、挖掘分子机制的核心技术手段,而质谱鉴定作为此类实验的关键收尾环节,其仪器性能与检测模式的科学选择,直接决定互作蛋白鉴定的深度、灵敏度及结果可靠性,更是规避“蛋白富集成功但有效鉴定率偏低”“背景杂蛋白干扰”“数据重复性差”等科研痛点的核心关键。

辉骏生物深耕蛋白互作与蛋白质组学领域15年,依托完善的质谱检测平台与深厚的技术积淀,针对IP-MS实验中质谱仪选型这一核心科研痛点,以同一IP富集样本为研究对象,系统对比Orbitrap Fusion Lumos与Orbitrap Astral两大主流高分辨质谱仪的检测表现,从蛋白鉴定数目、背景污染控制效率、互作蛋白数据质量(含肽段匹配度、蛋白定量准确性)等核心维度展开系统分析,为科研同行开展IP-MS相关实验、科学选择适配仪器及检测模式提供严谨、可落地的技术参考,助力科研工作者高效推进课题研究、突破技术瓶颈。


常用质谱仪简介

1、Orbitrap Fusion Lumos质谱仪

从仪器核心构造与性能优势来看,Orbitrap Fusion Lumos质谱仪整合了“高选择性四极杆+双压线性离子阱(LIT)+经典Orbitrap”三重质量分析器,其核心技术优势集中体现在离子破碎与信号放大能力上。该仪器依靠离子阱实现层层递进的离子破碎过程,支持原生CID、HCD及可选ETD/EThcD/UVPD等多种碎裂模式,具备超强的MSⁿ多级质谱解析能力;同时可通过长时间离子累积,将微量蛋白信号有效放大,这一特性使其在低丰度互作蛋白鉴定蛋白修饰位点解析、复杂蛋白结构鉴定及蛋白从头测序等场景中展现出显著优势,尤其适配IP-MS实验中互作蛋白丰度差异大、样本复杂度高的核心需求。

在检测模式方面,Orbitrap Fusion Lumos可灵活切换DDA(数据依赖性采集)与DIA(数据非依赖性采集)两种主流模式,适配不同IP-MS实验的检测需求。其中,DDA模式属于靶向性采集方式,其核心原理是在质谱全扫描过程中,优先筛选信号强度较高的母离子,对其进行逐级碎裂并开展二级质谱采集,可精准聚焦高丰度互作蛋白及其肽段;DIA模式则属于无靶向采集方式,通过将质谱全扫描范围划分为若干子窗口,对每个窗口内的所有离子进行循环碎裂与全面检测,该模式具备超高分辨率(最高可达500,000)、亚飞克级检测限的超高灵敏度及快速扫描特性,能够最大程度捕获样本中低丰度互作蛋白信息,有效提升IP-MS实验中互作蛋白的鉴定覆盖率与可靠性。

Orbitrap Fusion Lumos质谱仪-辉骏生物.jpg

图1 Orbitrap Fusion Lumos质谱仪


2、Orbitrap Astral质谱仪

Orbitrap Astral质谱仪结合了“高选择性四极杆+经典Orbitrap+快速Astral”三重质量分析器,与Orbitrap Fusion Lumos相比,它去掉了线性离子阱,牺牲了结构深度(仅HCD为主,不支持CID、原生无ETD离子阱碎裂模式 ),但新增了Astral高速无损检测器,双路并行采集,换来了更快的扫描速度和高通量DIA,一天可以检测上百个样本,特别适合于大规模高通量DIA蛋白组学检测,缩短上机时间。

Orbitrap Astral质谱仪也有DDA和DIA两种采集模式,但主要选择DIA模式(数据非依赖性采集)进行蛋白质组学检测。

Orbitrap Astral质谱仪.png

图2 Orbitrap Astral质谱仪


3、Orbitrap Fusion Lumos与Orbitrap Astral质谱仪的区别

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Orbitrap Fusion Lumos、Orbitrap Astral做IP蛋白样本鉴定的数据质量到底如何?下面辉骏生物分别用这两大质谱仪对IP样本进行测试,以对Orbitrap Fusion Lumos、Orbitrap Astral数据质量有一个客观认知。


实验技术路线及方案

1、IP-MS技术路线

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图3 IP-MS技术路线图


2、检测方案

为了公平对比两款仪器的真实性能,辉骏生物设置了严格的对照体系:

• 本次实验包含:IP control(阴性对照)、IP sample(实验样本);将IP获得的蛋白溶液进行酶解,并将肽段样本一分为二,分别用不同的质谱仪检测;

• 两组样本前后各插入1针H₂O空白样本,通过水样本的蛋白检出量评估仪器背景污染;

• 两种质谱仪均采用DIA(数据非依赖采集)方法,产生的数据均用DIA-NN软件检索;

• 诱饵蛋白为PSMD14,全面评估诱饵蛋白的检出稳定性、背景污染、互作蛋白鉴定三大核心指标。

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实验数据鉴定结果

1、诱饵蛋白PSMD14检出效果

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诱饵蛋白的稳定检出是IP质谱实验的前提,且空白或空载对照组中不能出现诱饵蛋白污染:

• Fusion Lumos:仅在IP sample中检出PSMD14蛋白,control、H₂O-1、H₂O-2组均无检出,无交叉污染,诱饵信号100%可靠;

• Orbitrap Astral:除IP sample外,H₂O-2空白样本中也检出了PSMD14,说明存在仪器残留污染。

结论:在诱饵蛋白检出稳定性方面,两种质谱仪都可以稳定检测到诱饵蛋白,但Astral对照组有诱饵蛋白污染。


2、蛋白鉴定数目和背景污染

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辉骏生物通过水空白样本的蛋白鉴定数直观评估:

• Fusion Lumos:H₂O-1仅检出139个蛋白,H₂O-2也仅检出97个蛋白,背景污染少,不易因仪器残留带来假阳性干扰;

• Orbitrap Astral:H₂O-1检出1183个蛋白,H₂O-2仍有840个蛋白,背景噪音高,大量仪器残留蛋白会干扰真实互作的筛选。

结论:在蛋白鉴定总数方面,Astral更多;在背景污染方面,Fusion Lumos更干净。


3、互作蛋白鉴定能力

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辉骏生物通过“样本扣除对照”的方式,筛选潜在的特异性互作蛋白:

• Fusion Lumos:sample扣除control后,得到332个共有蛋白(污染蛋白)、1019个差异蛋白(潜在互作蛋白);

• Orbitrap Astral:sample扣除control后,得到799个共有蛋白(污染蛋白)、910个差异蛋白(潜在互作蛋白);

Fusion Lumos背景污染少,因此鉴定到了更多的潜在互作蛋白,低丰度互作蛋白的捕获能力强。

结合现有数据库资源,查询已收录的PSMD14蛋白的已知互作蛋白(共523个),评估本次IP样本使用不同质谱仪的互作蛋白鉴定质量:

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结论:在互作蛋白鉴定能力方面,Fusion Lumos鉴定到的互作蛋白更多,可信比例更高,数量与质量双优。


实验数据分析说明

1、背景污染控制

Fusion Lumos 优于 Orbitrap Astral

2、鉴定蛋白总数

Orbitrap Astral 优于 Fusion Lumos

3、互作蛋白数量和质量

Fusion Lumos 优于 Orbitrap Astral

4、优缺点总结

✅Fusion Lumos:诱饵蛋白检出稳定,背景污染少,鉴定到的互作蛋白数量多,综合表现优异,是IP或pull-down样本互作蛋白鉴定的理想机型;因检出的候选蛋白较多,后期可以搭配生信分析来减少筛选难度。

✅Orbitrap Astral:检测灵敏度高,所以蛋白鉴定数量最多,但背景污染较重,如果做IP样本,假阳性率偏高,且必须留意上机顺序,否则对照组易出现诱饵蛋白。

综上,Fusion Lumos仪器在IP类样本的质谱鉴定方面的表现更为出色,能平衡鉴定蛋白数量和背景污染的问题,得到更多高质量的互作蛋白


服务全新升级

依托自身在蛋白互作与蛋白质组学领域的长期深耕与技术积淀,辉骏生物搭建了涵盖Orbitrap Fusion Lumos、Orbitrap Astral等多种主流质谱仪的专业检测平台,形成了从IP/pull-down样本富集到质谱鉴定的全流程一站式实验服务体系。该服务不仅为客户提供标准化、高效化的实验操作支持,更配套专业技术指导,全程助力客户解决实验过程中的技术难点,打造了IP/pull-down样本质谱鉴定领域的标杆级服务范式。凭借完善的平台配置与深厚的技术积累,辉骏生物持续为科研工作者赋能,助力其在分子机制探索、疾病靶点挖掘等相关研究中突破技术瓶颈,取得更多高质量科研成果。


LC-MS/MS蛋白质谱鉴定 * 服务信息


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LC-MS/MS蛋白鉴定

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辉骏生物蛋白质谱鉴定LC-MS/MS客户文章(1区,IF>20)

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辉骏生物简介

广州辉骏生物科技股份有限公司(Fitgene)成立于2011年,超15年科研服务经验,专业提供蛋白(抗体)和互作实验服务,包括蛋白质谱检测、蛋白/RNA/DNA/化合物等分子间相互作用检测、抗体稳定表达株构建、基因敲除和过表达细胞株构建等;同时还研发了纳米抗体磁珠、IP专用二抗、互作试剂盒、标签抗体等科研产品。

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