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关于DIA定量蛋白组,你必须知道的那些事

精准医学与蛋白组学
2018.8.24

众所周知,蛋白质组学领域,采用数据依赖型(Data-dependent acquisition,DDA)鸟枪法(shot-gun)的质谱检测手段是目前主流的体系,并发展出非标定量(label free)以及标记定量“TMT/iTRAQ” “SILAC”等定量方法,广泛应用于蛋白质组学研究,并且积累了相当多的高水平文献发表。

然而“金无足赤,人无完人”,DDA技术广泛运用的同时,其随机性、数据重现性差等固有缺陷,也限制了在临床等一些领域的应用。随着蛋白质组学技术的发展和革新,一种新的质谱数据采集模式:数据非依赖型采集模式(Data-Independent Acquisition, DIA)逐渐崭露头角。


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原理

相较于DDA数据采集模式在一级质谱中在每个时间窗口采集强较高的有限肽段离子(通常是TOP20)进入二级质谱进行碎裂分析;DIA数据采集模式在一级质谱检测时,根据质荷比大小划分一些较大的采集窗口,对每个窗口内所有肽段进行合并分析,获得多个肽段混合二级质谱信号,实现数据的“无损采集”(图1)。

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 图1 DIA数据非依赖型采集模式


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优势

由于DIA数据采集模式是将质谱DIA 将质谱整个全扫描范围分为若干个窗口区域,高速、循环地对每个窗口区域中的所有离子进行选择、碎裂、检测,从而无遗漏、无差异地获得样本中所有离子的全部碎片信息。因此,与DDA技术相比,DIA定量技术具有:

(1) 无歧视地获得所有肽段的信息,不会造成低丰度蛋白信息的丢失;

(2) 循环时间固定,扫描点数均匀,定量准确度高;

(3) 肽段的选择没有随机性,数据可以回溯,对于复杂蛋白样本,特别是低丰度蛋白具有更优异的重现性等优势。


2017年,来自苏黎世联邦理工学院的Ruedi Aebersold教授发表于Nature Communications的文章中,研究者在全球不同地点的11家质谱实验室,采用相同的实验和分析流程,对SWATH技术(DIA技术的一种)进行综合评估(图2):发现DIA定量蛋白质组学数据有非常好的重现性和可靠性

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图2 DIA定量蛋白质组学的高重现性


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局限

当然,作为一种新技术DIA也存在一些局限。首先由于数据解析的困难,DIA无法进行独立搜库,只能参考DDA建立的library进行搜库,这就导致其检测通量还无法超越传统DDA体系;其次,在修饰组学检测方面,虽然使用DIA进行磷酸化修饰组已经偶有报道,但是修饰组的检测体系仍有待发展;此外,由于DIA需要先使用DDA方法建立library,因此也增加了额外的检测成本。

    相对于经典的DDA蛋白定量,新型DIA定量在大样本蛋白质组学研究中表现出巨大优势,适用于临床大样本检测分析。景杰生物结合蛋白质组学领域多年积淀的技术经验,基于领先的蛋白质谱平台(囊括HF-X、Fusion Lumos),推陈出新,全面开拓高质量DIA蛋白质组学技术服务,详情请咨询当地销售或联系客服热线!


参考文献:

Collins, Ben C., et al. (2017) Multi-laboratory assessment of reproducibility, qualitative and quantitative performance of SWATH-mass spectrometry. Nature Communications.


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