葛瑛领衔多位专家于《自然·综述·方法导论》发表自上而下蛋白质组学综述论文

近日，威斯康星大学麦迪逊分校葛瑛教授应《自然·综述·方法导论》（Nature Reviews Methods Primers）邀请，联合了多位蛋白质组学领域科学家共同撰写的”自上而下蛋白质组学“（Top Down Proteomics）综述文章成功发表。本文的第一作者是葛瑛教授的博士生David Roberts，他目前正于斯坦福大学诺贝尔化学奖得主Carolyn Bertozzi教授的指导下进行博士后研究。

《自然·综述·方法导论》（Nature Reviews Methods Primers）创刊于2021年1月，致力于加强多学科对综合性、复杂性科学问题的协同攻关，通常围绕一个重要主题，邀请跨地区、跨学科的多名顶尖学者合作撰写介绍和总结先进方法或技术的引导性综述，旨在面向更为广泛的读者，概述该主题相关方向的发生发展、方法与应用。葛瑛等在该文中详细介绍了自上而下蛋白质组学技术方法和最新应用，并梳理了该领域所面临的技术挑战和未来发展前景。

自上而下蛋白质组学（Top-Down Proteomics，TDP）是一种前沿的分析技术，通过直接分析完整的蛋白质分子，提供了对蛋白质组的全貌视角。与传统的自下而上方法不同，后者需要将蛋白质消化成肽段进行分析，自上而下蛋白质组学保留了蛋白质的完整性和所有的翻译后修饰（PTMs）信息。这对于全面了解蛋白质的功能和动态变化至关重要。

TDP的核心优势在于其能够准确识别和表征蛋白质变体（proteoforms），这些变体是由基因多态性、RNA剪接和各种PTMs产生的。通过高分辨质谱技术，TDP可以精确地测量蛋白质的分子量，解析其一级结构，并识别其修饰位置和类型。这种能力使得TDP在揭示蛋白质功能、疾病机制以及生物标志物发现方面具有巨大潜力。

在实验操作上，TDP涉及从样品制备、蛋白质分离、质谱分析到数据处理的多个步骤。样品制备需要特别注意蛋白质的提取和纯化，以保持其完整性。质谱分析则依赖于高分辨质谱仪器，如四极杆飞行时间质谱（Q-TOF）和傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）等。数据处理和分析方法也在不断发展，以应对TDP产生的大量复杂数据。近年来，TDP技术在多种应用中取得了显著进展，包括生物医学研究、疾病诊断和生物制药开发。例如，人类蛋白质变体项目旨在全面绘制人类蛋白质变体图谱，为精准医学提供基础数据支持。此外，TDP还在探索生物标志物和治疗靶点方面展现出巨大的潜力。尽管如此TDP仍面临一些挑战，如高复杂度的样品处理、数据分析难度大和仪器要求高等。

未来的研究将继续致力于优化这些技术细节，提高TDP的灵敏度和准确性，扩大其应用范围随着技术的不断进步，自上而下蛋白质组学有望在更多领域发挥重要作用，推动生命科学和医学研究的前沿发展。

综述论文链接：

https://www.nature.com/articles/s43586-024-00318-2.epdf?sharing_token=COpcr8STB7LLuFGw1WzSb9RgN0jAjWel9jnR3ZoTv0Pexs-IoMaC2jUJ4NS8tHNjD4ZV9O4HC1i8tk8NHMk8_JHuptH_gUjNdkoANzz1ye5kvJZe-CkjPcGqZUDgZ1z5dRXEy0mPxl8WCdrHVEaUgsR7hRkijTIS-rAweHYCqgA%3D