创新的蛋白质组学质谱应用新技术——SWATH技术

　　质谱鉴定是蛋白质组学研究的核心所在，而质谱技术直接与蛋白质的鉴定相关，在蛋白质组学中扮演者非常重要的角色。Shotgun 策略是一种鉴定蛋白质混合物的方法，它越来越广泛地应用于蛋白质组学的研究中。在 shotgun 技术的应用过程中，质谱的性能是非常重要的一个组成部分，高分辨率，高质量精度的质谱仪能够降低实验中误差，增加实验数据的准确性。

　　基于Orbitrap质谱系统的技术路线是目前在蛋白质组学研究中广泛应用的方法。该系统具有很高的分辨率和质量精度，但仅能定性检测出复杂样品中的蛋白质子集，这是由于：

　　1) 它们的 MS/MS 扫描速度相对较慢。

　　2) 为获得更准确的定量结果，通常还需要借助其他仪器再次进样分析样品。

　　3) 由于空间电荷效应的存在，限制了分析的动态范围。

　　4) 即使对高丰度多肽进行分析，由于 DDA/IDA 设置的随机性也会导致结果的重现性较差。

　　在后蛋白质组学时代，对定量蛋白质组学技术的需求越来越多。目前应用最多的 MRM(Multiplereaction Monitoring,MRM)方法也是目前最灵敏的定量方法，它的技术路线是通过标准品建立定量方法，可以同时对 50 个以内的蛋白质进行定量分析。但该方法需要提前获知目标化合物的信息，以及大量的方法优化来确定每一个化合物的详细参数，以便获得最大的灵敏度，而且由于三重四极杆质谱的单位质量分辨率的限制，有时会使结果存在干扰。

　　面对这些挑战，基于 TripleTOF5600 平台的SWATH (Sequential Windowed Acquisition ofall Theoretical fragment ions, SWATH) 采 集技术孕育而生，该技术是与苏黎世联邦理工学院的 Ruedi Aebersold 博士及其团队共同开发的，在2011年美国第59届质谱年会上发布。利用此项技术，科学家有史以来在一次进样分析中即可获得蛋白质组学样品中每个肽段的数据，同时还可以得到高质量的定量结果。SWATH 采集模式是一项重大技术突破，使用质谱研究蛋白质组学的科学家可以获得整个蛋白质组的完整数据。

　　1　SWATH 采集模式工作原理

　　SWATH 采 集 模 式 是 一 种 新 型 的 MS/MS 扫 描技术，它将扫描范围划分为以 25 Dalton 为间隔的一系列区间，通过超高速扫描来获得扫描范围内全部离子的所有碎片信息，是 MS/MSALL技术的扩展。

　　以蛋白质组学样品分析中常见的扫描范围400 ～ 1200 为例，每 25 Dalton 作为一个扫描间隔(SWATH)，每 个 SWATH 扫 描 时 间 设 定 为 100ms，那 么 该 扫 描 范 围 累 计 需 要 32 个 SWATH(1200-400/25=32)，完成一次扫描需要 3.2 秒。

　　科学家运用 SWATH 采集模式对酵母细胞全蛋白质的裂解液进行了分析，实验结果显示检测到蛋白质的丰度差异极大，跨越了 4 个数量级 ( 图 1)。而且该方法的灵敏度和动态范围与 SRM 分析水平相当。