泛素化定量蛋白組學研究旨在系統性分析蛋白質翻譯后修飾（泛素化）的動態變化，其核心步驟包括樣品制備、泛素化肽段富集、質譜檢測、定量分析與生物信息學驗證。以下是詳細技術流程及關鍵要點：

一、實驗設計階段

1. 樣本分組

   • 設置實驗組與對照組（如處理/未處理、疾病/正常組織），每組≥3個生物學重復。

   • 考慮時間點動態分析（如0h、6h、12h泛素化變化）。

2. 定量策略選擇

   方法	原理	適用場景
   SILAC	細胞培養中同位素標記氨基酸	細胞樣本，動態范圍廣
   TMT/iTRAQ	體外化學標記多組樣本	組織/體液，高通量多組比較
   Label-Free	非標記，依賴譜圖計數/強度	樣本來源復雜，成本低

二、樣品制備與泛素化肽段富集

1. 蛋白提取與酶解

• 裂解緩沖液：含8M尿素、蛋白酶抑制劑、去泛素化酶抑制劑（N-乙基馬來酰亞胺）。

• 還原烷基化：二硫蘇糖醇（DTT）還原，碘乙酰胺（IAA）烷基化。

• 酶解：Trypsin（胰蛋白酶）37℃過夜酶切，生成肽段。

2. 泛素化肽段特異性富集（關鍵步驟）

操作要點：

• 肽段需脫鹽（C18柱）后再富集，減少雜質干擾。

• 優化抗體/肽段比例（通常1:10），4℃旋轉孵育2小時。

三、液相色譜-質譜（LC-MS/MS）分析

1. 色譜分離

   • 色譜柱：C18反相柱（75μm × 25cm，1.9μm粒徑）。

   • 梯度：120分鐘梯度洗脫（5%-35%乙腈，0.1%甲酸）。

2. 質譜參數

   • 掃描模式：DDA（數據依賴采集）或DIA（數據非依賴采集）。

   • 分辨率：

     • 一級質譜：70,000（m/z 200）

     • 二級質譜：17,500

   • 碎裂方式：HCD（高能碰撞解離）。

四、數據分析流程

1. 數據庫搜索與修飾鑒定

• 搜索軟件：MaxQuant、Proteome Discoverer。

• 關鍵參數：

  • 修飾設置：Lys-ε-GlyGly (diGly remnant, +114.0429 Da)

  • 容差：一級質譜10 ppm，二級質譜0.05 Da

  • 假陽性率控制：FDR ≤ 1%

2. 定量與差異分析

3. 生物信息學驗證

• 功能注釋：GO、KEGG分析差異泛素化蛋白通路。

• 結構域分析：預測泛素化位點鄰近結構域（如UbPred、UbSite）。

• 互作網絡：STRING數據庫構建泛素化調控網絡。

五、實驗驗證（必需步驟）

1. 靶向驗證

   • Western Blot：使用泛素化抗體（如FK2、P4D1）驗證目標蛋白泛素化水平。

   • IP-MS：免疫共沉淀目標蛋白后質譜驗證泛素化位點。

2. 功能驗證

   • 突變關鍵泛素化位點（Lys→Arg），檢測蛋白穩定性（環己酰亞胺追蹤實驗）。

   • 抑制E3連接酶/去泛素化酶（DUB），觀察表型變化。

六、常見問題與優化策略

重要提醒：

• 全程需在低溫（4℃）操作，防止去泛素化酶活性干擾。

• 質控點：富集后LC-MS/MS檢測泛素化肽段占比應 >20%（占總肽段）。

總結

泛素化定量蛋白組學研究需結合精細的富集技術、高精度質譜與多維度數據分析。核心突破點在于：
高特異性富集（抗體選擇與條件優化）；

1. 深度覆蓋（色譜分離與DIA模式應用）；

2. 功能導向驗證（從組學數據到機制闡釋）。
   建議同步整合轉錄組/蛋白組數據，解析泛素化在細胞通路中的調控層級。