蛋白质谱中未知而神秘的“暗物质”

2023-05-10 14:56:27

导读

在2017年5月刊的Nature Methods中有一篇来自密歇根大学的Alexey Nesvizhskii[1] 团队发表的文章，主要讲了一种新的开放式数据库搜索程序--MSFragger。值得一提的是，他们还对Steven Gygi[2]在2015年发表的关于质量容差的文章中，两个大量存在但又未被鉴定出来的质量差值：301.9864和249.9803，进行了研究。这类未得到鉴定的质量差值就像是宇宙中的暗物质一样，它们明明存在，但是我们却不知道它们究竟是什么？


接下来，详细聊聊这些存在于蛋白质谱中的“暗物质”


回顾2015年Steven Gygi的文章，他们通过对Sequest搜库参数母离子设置为+/- 500 Da，这一相当大的Mass tolerant，来鉴定含有修饰的多肽。相比Mascot error tolerant search 这种“传统”的多通道搜库，他们称这种方法为“开放式”搜库（open search）。在这个研究中，作者发现在peptide FDR设置1%的条件下，仍然有很多质量差值无法得到赋值。有一些质量差值，如果来推算其元素组成，可能会得到负值（例如脱酰胺作用就是H-1 N-1 O），对于负数的元素组成推算来说是比较困难的。另外，当匹配由分散在大量不同的序列得到时，SNP并不是可靠的赋值。这些大量的在Unimod当中没有的质量差值更可能是常见修饰的排列组合，而不是新的、未知的修饰。基于这些情况，例如Oxidation + 13C可能是16.998的合理赋值。也可能由于选择了质谱13C2或者13C3的同位素峰，而造成母离子质量数的偏移。在如此大规模的搜索，可能会有非常多的组合可能，这也是open search的一个缺点。


由于仅仅未被修饰的子离子进行匹配，人工修饰归因于错配的母离子和较低的PSM score值。这些问题在Alexey Nesvizhskii的文章中进行了讨论，但仍未解决。在这篇文章中，做了很大的努力来尽可能地对这些检测到的质量差值进行赋值匹配。作者认为这一系列未赋值的质量差值可能是由不稳定的修饰带来的，可能会对母离子质量发生改变，但是对于二级质谱产生的影响较小。例如考虑到在CID条件下硫酸化或O-糖链，这种情况是完全可能的。


令人遗憾的是，很多质量差值仍然未被鉴定出来。本月，开发了蛋白质谱鉴定的行业标准软件Mascot的Matrix Science公司推出了一个蛋白组学“暗物质”挑战赛的悬赏活动。这些候选被鉴定的“暗物质”来自于MSFragger的这篇文章中的补充列表3.

“暗物质”挑战赛悬赏活动


如果大家感兴趣的话，可以尝试接受这个挑战。对于每一个未鉴定的质量差值，Matrix Science对首先提交可靠赋值分配的个人奖励100美金。活动详情如下：


1

数据集下载

可以通过公共数据库下载：

  • HEK293：Pride project PXD001468

  • HeLa：Pride project PXD000612

来源数据库网址：http://www.ebi.ac.uk/pride/archive/

  • TNBC: ProteomicsDB accession PRDB004167

来源数据库网址：https://www.proteomicsdb.org/

2

可靠性的衡量标准

  • 可能的化学结构式或者反应途径，不仅仅是化学元素组成

  • 化学物质必须是在提供的相关文件中所描述的样品制备以及分析过程中包含的

  • 如果没有合理的解释，地外元素或者人工合成同位素不能包含在内

  • 由于质量精度较高，所以匹配的质量数与实验测得的差值应该在0.005Da之内

欢迎大家参加这个有趣的挑战赛，具体比赛规则参见Matrix Science公司的提交页面，目前还有18个质量差值没有得到匹配。点击“阅读原文”参加本次挑战赛！

参考文献

[1]Kong A T, Leprevost F V, Avtonomov D M, et al. MSFragger: ultrafast and comprehensive peptide identification in mass spectrometry-based proteomics[J]. Nature Methods, 2017.

原文链接：https://www.nature.com/nmeth/journal/v14/n5/full/nmeth.4256.html

[2] Chick J M, Kolippakkam D, Nusinow D P, et al. A mass-tolerant database search identifies a large proportion of unassigned spectra in shotgun proteomics as modified peptides[J]. Nature Biotechnology, 2015, 33(7):743-9.

原文链接：https://www.nature.com/nbt/journal/v33/n7/full/nbt.3267.html



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