MALDI-TOF MS檢測的是蛋白嗎?

2021-01-16 檢驗之聲



最近幾年來,基質輔助雷射解吸電離飛行時間質譜(Matrix-Assisted Laser Desorption/ Ionization Time of Flight MassSpectrometry,MALDI-TOF MS)產品火爆,MALDI-TOF MS為什麼這麼火爆呢?原因很簡單,就是利用MALDI-TOF MS進行臨床微生物鑑定的市場太誘人,當然也有一些廠家開發出基因分型分析、生物標誌物鑑定、質譜成像等應用的發展,這樣MALDI-TOF MS越來越被臨床檢測領域所青睞。


這些火爆和青睞背後有些真真假假的事情,陸續推出系列MALDI-TOF MS的真真假假(僅涉及微生物方向,對於其他方向另議),供各位朋友交流,本交流僅代表個人觀點,僅供娛樂參考。



絕大多數專家學者和一些從業者,包括一些MALDI-TOF MS質譜廠家都認為MALDI-TOF MS檢測的是蛋白,甚至說成核糖體蛋白,核糖體蛋白在微生物體內相對穩定,如果檢測穩定物質,檢測技術就是可靠的,先看一下MALDI-TOF MS檢測的是蛋白的證據:


國內臨床微生物行業的聖經級參考書為CLSI,每年更新陸續有專家解讀,2017年4月CLSI發布了M58《Methods for the Identification of Cultured Microorganisms Using Matrix-AssistedLaser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry》(該文章還沒有看到有專家解讀),在這篇文章中提到「Many of these mass peaks represent small- andlarge-subunit ribosomal proteins, nucleic acid binding proteins, and heat shockproteins, which are typically well conserved.」由此印證了MALDI-TOF MS檢測的是蛋白。


另外一些專家學者的講稿、廠家的宣傳,不再展示,自行查詢。


為了探索究竟,我們先看一下MALDI-TOF MS的原理圖(圖1),雷射激發後,樣本成份(該圖上顯示樣本蛋白,確切表達應該是樣本成份)攜帶基質形成電荷雲,每個樣本成份攜帶幾個電荷?顯示到質譜圖上橫坐標是質荷比,縱坐標是強度(即量的多少),比如在質荷比4365處有一個峰,大多專家學者都認為是一個電荷,4365就是這個蛋白的分子量,但是MALDI-TOF MS技術本身是不能確定的帶幾個電荷的,質荷比4365如果是帶兩個電荷,其代表的分子量應該是8730,帶3、4……個電荷呢?假設是樣本蛋白攜帶基質形成電荷雲,有一個事實:蛋白質是20種不同胺基酸連接形成的多聚體,由一級結構、二級結構、三級結構和四級結構,這樣更加劇所帶電荷的不確定性。


                      

再看CLSI M58中這句話「Many of these mass peaksrepresent small- and large-subunit ribosomal proteins, nucleic acid bindingproteins, and heat shock proteins, which are typically well conserved.」 其來源文獻1



這篇文獻中有下圖(圖2),該表格有個說明「Only the putatively assignedproteins peaks are shown.(見a)」表明該實驗室數據的蛋白是putatively assigned,不一定是真實的,該表格第一列是質譜圖顯示的m/z,第二列Possible protein identity,這兩列的對應關係是Possible,該文獻中並不能確認質譜峰代表蛋白,文獻中使用了「推定的」、「被分配的」和「可能的」等不確定性詞語。由此可見M58文中「Many of these mass peaks represent……」represent的表述是不妥的。




再看ATCC8739大腸埃希菌在不同基質下的質譜圖(圖3),使用常規的CHCA基質得到峰圖與文獻對應的蛋白是匹配的(如4365、5096、5381、6255、6316、7158等),而使用SA基質這些峰是沒有的,如果MALDI-TOFMS檢測的是穩定的大小亞基核糖體蛋白、核酸結合蛋白和熱休克蛋白,那麼在SA基質輔助下這些峰應該有所表現。目前市面上一些資料庫都是基於CHCA的基質輔助。


舉例(或許不恰當):利用MALDI-TOF技術對我們檢驗科所有人員(假設是一個有機體)進行分析得出一個質譜圖,其縱坐標為數量,橫坐標為體重如下圖(圖4),該圖只能反映科裡每個體重多少人,如55kg的10人,這10個人胖瘦不知道,高矮不知道,學歷高低不知道等等的不知道,可見MALDI-TOF技術還是有些局限的,它僅能得到一個縱坐標為強度,橫坐標為質荷比的質譜圖,其他信息都是可能、假定等等的不確定。



綜上所述,MALDI-TOF MS檢測的不一定是蛋白,是核糖體蛋白也就更不完善了,檢測的可能是蛋白、可能是核酸、可能是糖類、可能是抗體、可能是抗原……一切皆有可能。這樣MALDI-TOF MS檢測是多樣性的,並不是僅限於檢測蛋白,多樣性檢測需要前期大量數據的摸索。


編輯:豆芽 審校:Bling

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