在当代生命科学研究中，蛋白质组学（proteomics） 已从鉴定了多少蛋白逐步迈向理解这些蛋白如何被调控、如何驱动细胞状态。其中最关键的研究方向之一，就是对蛋白质翻译后修饰（Post-Translational Modifications, PTMs） 的系统解析。无论是基础生物学研究，还是疾病机制探索，抑或药物靶点发现，靶向 PTM 分析（targeted PTM proteomics） 都已成为不可或缺的分析策略。本文将从科学机制、技术难点、应用场景以及实验设计逻辑四个维度，系统阐述为何靶向 PTM 分析会成为蛋白质组学中的重中之重。

一、PTM 是决定蛋白功能状态的核心密码

1、PTM 直接决定蛋白的活性状态

蛋白质的一级结构（氨基酸序列）并不能完全决定其生理功能。

只有当蛋白在细胞内经历各种翻译后修饰，如：

• 磷酸化（phosphorylation）
• 乙酰化（acetylation）
• 泛素化（ubiquitination）
• 糖基化（glycosylation）
• 甲基化（methylation）
• 脂质化（lipidation）

它们才真正进入可调控、可响应信号通路的在线状态。

PTM 决定了：

• 蛋白是否能与其底物或伙伴结合
• 蛋白何时被降解、何时被激活
• 是否参与信号级联反应
• 是否被定位到特定的细胞器

因此，研究蛋白功能若只关注表达量，而不关注修饰状态，往往会得出不完整甚至误导性的结论。

二、PTM 常常极低丰度，必须依赖靶向策略才能精准测量

1、修饰位点丰度低是常态而非例外

绝大多数 PTMs 的修饰比例（stoichiometry）通常低于 1%。

例如：

• 单一蛋白中的某些磷酸化位点在刺激后也仅上调 2–5 倍
• 泛素化修饰常常被瞬时触发，极易被细胞去除
• 乙酰化或甲基化修饰可能只发生在不到 5% 的蛋白分子上

这意味着若采用常规 shotgun 蛋白质组学（DDA）分析，很难捕获到目标修饰。

2、靶向 PTM 分析让低丰度修饰可见

现代质谱技术（如 PRM/SRM）通过：限定特征离子的监测窗口、最大化采集时间、提高特定修饰肽段的信噪比，能够实现对极低丰度修饰的定量监测，灵敏度远高于非靶向分析。

三、靶向 PTM 分析揭示细胞信号网络的实时动态变化

1、“表达不变，但修饰剧变”是信号转导的本质

许多通路的激活并不依赖蛋白表达变化，而依赖快速、高度可逆的 PTM。

例如：

• MAPK/ERK 通路：关键激酶的双磷酸化决定信号强弱
• 免疫应答通路：泛素化链类型直接决定蛋白命运（K48 vs K63）
• 代谢调控：乙酰化/去乙酰化调节代谢酶活性、线粒体状态

因此，仅依赖总蛋白表达量，往往无法解释细胞表型。靶向 PTM 分析则能够提供真正驱动信号网络的动力学信息。

2、定量 PTM 能揭示时序调控机制

PRM/SRM 联合时间梯度采样（time-course）能够描绘：

• 修饰起始时间
• 激活峰值
• 去修饰速度
• 修饰位点之间的协同或拮抗

这类动态数据对于药物作用机制研究、免疫激活研究、应激响应研究尤为关键。

四、精准医学时代：PTM 直接关联疾病诊断、预后与靶点发现

1、PTM 是肿瘤和免疫疾病的关键分子标志物

靶向 PTM 分析让病理修饰得以被精确定量，有助于：

• 识别疾病亚型
• 预测药物响应
• 挖掘全新治疗靶点

2、药效筛选需要监测“靶点修饰状态”而非表达量

许多小分子抑制剂或抗体药物的效果，本质上是调节靶点的某个修饰位点。靶向 PTM 定量能够直接评估药物的 on-target 效应，是现代药物研发的重要组成部分。

五、靶向 PTM 分析的常见技术策略

1、修饰富集：提高捕获效率

常用富集方法包括：

• IMAC/TiO₂（磷酸化富集）
• 抗体富集（乙酰化、泛素化、甲基化）
• K-ε-GG（diGly）抗体富集（泛素化底物）

2、靶向质谱：PRM 是当前主流

PRM（Parallel Reaction Monitoring）结合高分辨质谱仪（Orbitrap）可同时实现：高选择性、低背景噪声、定量线性范围宽、更适合复杂样本（组织、血清、FFPE），必要时也可以通过 SRM（triple-quad 平台）进一步增强灵敏度。

3、标准肽与内标体系

高质量定量离不开标准肽（stable isotope-labeled peptides, SIL）。这能够校正样本间差异、提高定量精确度、支持绝对定量。

六、PTM 靶向分析的应用场景总结

信号通路解析（如 ERK、AKT、NF-κB）、药物作用机制（MoA）研究、激酶抑制剂与免疫调节剂筛选、蛋白降解剂（PROTAC）评估、肿瘤标志物开发、细胞周期研究、表观遗传学机制探究、应激与代谢调控研究，这些场景的共性在于：关键结论都依赖对特定修饰位点的精准定量，而不是依赖全局蛋白变化。

七、靶向 PTM 分析已成为现代蛋白质组学中最具价值的研究方向之一

靶向 PTM 分析之所以重要，在于它能够：

• 捕获低丰度、动态、极具生物学意义的修饰位点
• 解析细胞信号网络的真实运作机制
• 指导药物作用机制与靶点验证
• 推动精准医学研究
• 弥补常规蛋白表达分析的盲区

随着质谱技术、富集策略和数据分析工具的不断发展，靶向 PTM 将在生命科学研究中发挥越来越核心的作用。百泰派克生物科技将最新质谱平台、优化富集流程与靶向定量经验融合，为科研人员提供从富集到 PRM/SRM 测量再到数据挖掘的一站式 PTM 靶向分析服务，助力更高质量、更具发表潜力的科研成果。

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百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

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