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定量單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)能夠定量檢測(cè)單細(xì)胞內(nèi)的豐度、翻譯后修飾狀態(tài)等，有潛力成為單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)的互補(bǔ)策略。單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)的質(zhì)譜分析(ScoPE-MS)是近年來(lái)引入的一種定量分析單細(xì)胞蛋白質(zhì)組的方法。目前，在使用質(zhì)譜進(jìn)行單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)定量方面，主要是使用平行穩(wěn)定同位素標(biāo)簽和載體蛋白質(zhì)組輔助以進(jìn)行單細(xì)胞分析。下面就跟小編一起來(lái)看一下這個(gè)單細(xì)胞蛋白組學(xué)定量方法的新進(jìn)展吧！

近日，來(lái)自Genentech的Christopher M. Rose?與慕尼黑工業(yè)大學(xué)Bernhard Kuster團(tuán)隊(duì)合作在Nature Methods雜志上發(fā)表題為Defining the carrier proteome limit for single-cell proteomics的研究論文，這篇論文給出了載體蛋白質(zhì)組水平和ScoPE-MS定量準(zhǔn)確性之間的關(guān)系，為單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析提供了指導(dǎo)，同時(shí)作者介紹了自己研發(fā)的程序SCPComponsion，這個(gè)程序能夠?qū)渭?xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜進(jìn)行快速的質(zhì)量控制分析。

研究背景

同位素標(biāo)記是一種具有相同的完整質(zhì)量的化學(xué)標(biāo)簽，因?yàn)榘?dú)特的質(zhì)量條形碼，可通過(guò)報(bào)告離子顯示，以便在同一分析中對(duì)多個(gè)樣品進(jìn)行相對(duì)定量。同位素標(biāo)記可以將所有樣品的多肽在質(zhì)譜中以一個(gè)峰的形式出現(xiàn)，增加了總體信號(hào)，并使多肽離子同時(shí)分離。ScoPE-MS利用這一特性，通過(guò)將高于單細(xì)胞樣本100倍至200倍水平的載體蛋白樣本加入到單細(xì)胞樣本中，提高整體信號(hào)，進(jìn)而可以進(jìn)行單細(xì)胞蛋白質(zhì)組的分析。雖然這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)令人鼓舞，但是當(dāng)載體蛋白質(zhì)樣本加入的量過(guò)高時(shí)，從單細(xì)胞組獲得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和它的生物學(xué)結(jié)論都大打折扣的。因此，系統(tǒng)探究并明確載體蛋白質(zhì)組用量與單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)定量準(zhǔn)確性之間的關(guān)系就顯得尤為重要，本文針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了細(xì)致的探究和分析。

探究過(guò)程及結(jié)果

首先，作者先通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)組進(jìn)行不同TMT標(biāo)記和不同比例的混合和鑒定，確定了標(biāo)記的動(dòng)態(tài)范圍為在100-300倍，稀釋度大于1:100時(shí)，測(cè)定的變異性就明顯增加。

隨后，作者模擬了使用5x，25x，50x或100x的載體蛋白質(zhì)組時(shí)，對(duì)總體進(jìn)行不同程度的采樣對(duì)單細(xì)胞測(cè)定的變異系數(shù)的影響（coefficient of variation,CV），發(fā)現(xiàn)當(dāng)采樣水平一致時(shí)，載體蛋白質(zhì)組含量增加，測(cè)量變異性（CV）也會(huì)增加，隨著離子蓄積濃度的增加，測(cè)量變異性則會(huì)降低，這表明可以通過(guò)蓄積更多的離子來(lái)克服更高的載體蛋白質(zhì)組水平的影響，測(cè)量變異性越低定量越準(zhǔn)確。

隨后，作者用TMT標(biāo)記的多肽和更復(fù)雜的蛋白質(zhì)組樣品HeLa和K562細(xì)胞酶切肽段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論，表明增加載體蛋白質(zhì)組水平需要同時(shí)增加被離子蓄積的數(shù)量，才能保持單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜測(cè)定中的定量準(zhǔn)確性，作者將其稱為“載體蛋白質(zhì)組效應(yīng)”。

圖1：同位素標(biāo)記動(dòng)態(tài)范圍的表征和ScoPE-MS變異性的模擬

圖2：在ScoPE-MS中定義載體蛋白組效應(yīng)

同時(shí)，作者還測(cè)定了高水平的載體蛋白質(zhì)組對(duì)質(zhì)量分析器動(dòng)態(tài)范圍的挑戰(zhàn)，以及多重標(biāo)記對(duì)定量準(zhǔn)確性的影響，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)在常用的測(cè)定參數(shù)下，保持定量準(zhǔn)確度的最重要的因素還是確保對(duì)單細(xì)胞樣品中的離子進(jìn)行足夠的蓄積。

最后，作者介紹了他們做的一個(gè)軟件工具，叫SCPComponion，它可以快速分析用戶提供的SCP-MS數(shù)據(jù)，進(jìn)行參數(shù)分析和數(shù)據(jù)特征的檢測(cè)。

結(jié)論

目前，單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)尚處于初級(jí)階段，與單細(xì)胞RNA序列分析相比通量還比較低，RNA測(cè)序技術(shù)無(wú)法檢測(cè)翻譯后事件（如磷酸化等），而單細(xì)胞蛋白組學(xué)是可以補(bǔ)充這部分內(nèi)容的。隨著ScoPE-MS的引入，人們開(kāi)始努力增加SCP- MS分析的深度，未來(lái)幾年將單細(xì)胞鑒定水平將有很大的提高。

青蓮百奧重磅推出微量細(xì)胞組學(xué)

01樣本類型

原代培養(yǎng)的細(xì)胞、組織解離后細(xì)胞、體液中分離出的細(xì)胞

02送樣標(biāo)準(zhǔn)

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