????儀器信息網(wǎng)訊 近年來，隨著質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，從最早的無機質(zhì)譜到現(xiàn)在有機、生物、醫(yī)學(xué)質(zhì)譜廣泛應(yīng)用，質(zhì)譜從一個前沿的科研儀器設(shè)備越來越多的參與到我們?nèi)粘５纳町?dāng)中。以往，各類質(zhì)譜學(xué)術(shù)交流活動雖然很多，但多集中于學(xué)科內(nèi)部交流，不同領(lǐng)域之間的交流較少。所以，需要一個統(tǒng)一的質(zhì)譜學(xué)術(shù)會議來聚合各領(lǐng)域的質(zhì)譜同仁，相互交流合作，共同推動中國質(zhì)譜的發(fā)展。

????為此，由中國質(zhì)譜學(xué)會（中國物理學(xué)會質(zhì)譜分會）、中國化學(xué)會質(zhì)譜分析專業(yè)委員會和中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會質(zhì)譜儀器專業(yè)委員會聯(lián)合主辦的新一屆的“2018年中國質(zhì)譜學(xué)術(shù)大會”將于2018年11月23-26日在廣州市舉辦。本次大會，作為三大學(xué)會第一次聯(lián)合舉辦的質(zhì)譜大會，標(biāo)志著中國質(zhì)譜發(fā)展邁入新時代。

????在大會舉辦前夕，儀器信息網(wǎng)特別采訪了北京生命科學(xué)研究所董夢秋研究員，請她談?wù)勝|(zhì)譜技術(shù)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中的應(yīng)用以及運用信息化的手段提高質(zhì)譜數(shù)據(jù)的解析能力。

北京生命科學(xué)研究所董夢秋研究員

化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜 解開結(jié)構(gòu)生物學(xué)難題

????質(zhì)譜技術(shù)，是現(xiàn)代科學(xué)中應(yīng)用范圍最廣的分析技術(shù)之一，幾乎每天都會有關(guān)于質(zhì)譜的新方法、新應(yīng)用誕生。一直以來質(zhì)譜技術(shù)就是用來鑒定蛋白質(zhì)種類、蛋白質(zhì)組成的強有力工具，隨著技術(shù)發(fā)展，質(zhì)譜也開始用于探究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和動態(tài)，在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域的重要性愈發(fā)凸顯。

????傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)生物學(xué)主要是通過物理的手段，包括X-射線、核磁共振、電鏡等，來確定生物大分子的三級結(jié)構(gòu)，以及生物大分子如何組裝成更大的復(fù)合體（四級結(jié)構(gòu)），從而探討生物大分子或其復(fù)合體的工作原理。董夢秋介紹說，現(xiàn)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的蛋白質(zhì)復(fù)合體越來越大，種類、狀態(tài)越來越多，即使有強大的電鏡和晶體學(xué)手段也不一定能看清所有的關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)、狀態(tài)間的差異。另外，建立結(jié)構(gòu)模型往往需要先確定組成亞基的化學(xué)計量比。這些需求帶動了交聯(lián)質(zhì)譜、native MS和氫氘交換等技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?！翱纯唇Y(jié)構(gòu)文章的作者名單就知道，很多都有質(zhì)譜專家的身影?！?p>????化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜（CXMS），主要通過在蛋白質(zhì)樣品中添加化學(xué)交聯(lián)試劑，使蛋白質(zhì)中兩個氨基酸發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，通過酶切獲得多種多樣的交聯(lián)肽段。由于交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生需要滿足交聯(lián)試劑的特異性以及空間距離的要求，因此，獲得的交聯(lián)位點對信息為結(jié)構(gòu)計算提供了距離約束，可以幫助判斷蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復(fù)合體的結(jié)構(gòu)。

????董夢秋表示，她的團隊一直致力于化學(xué)交聯(lián)質(zhì)譜相關(guān)研究工作，開發(fā)出了一整套基于高分辨質(zhì)譜的化學(xué)交聯(lián)肽段的分析方法，并把它拓展到蛋白質(zhì)二硫鍵以及蛋白質(zhì)溶液構(gòu)象的動態(tài)分析上。同時，她的團隊也積極與人合作，不斷地將這種最新的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析方法應(yīng)有于具體的生物學(xué)研究當(dāng)中。為了滿足實際應(yīng)用中遇到的各種需求，董夢秋實驗室還與計算機軟件設(shè)計團隊以及有機合成實驗室通力合作，不斷完善化學(xué)交聯(lián)多肽的質(zhì)譜鑒定軟件和開發(fā)新型化學(xué)交聯(lián)劑，相關(guān)成果多次發(fā)表在Nature Methods等頂級期刊。

跨界合作 提高質(zhì)譜數(shù)據(jù)的解析水平

????pLink，是董夢秋團隊與中科院計算機所賀思敏教授領(lǐng)導(dǎo)的pFind團隊合作開發(fā)的交聯(lián)質(zhì)譜鑒定軟件。董夢秋介紹說,在這款軟件的開發(fā)中，她的團隊主要負(fù)責(zé)前端和后端的工作。前端主要是確立質(zhì)譜分析方法和構(gòu)建用來訓(xùn)練軟件的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，后端主要是在一輪又一輪復(fù)雜度不斷增加的測試中找出可能存在的問題，協(xié)助提升軟件性能、拓展適用范圍。兩個團隊深入交流合作，反復(fù)優(yōu)化軟件?！白铋_始肯定需要人來提煉總結(jié)出初步的特征，所以要求對相關(guān)的研究特別熟悉，包括最基本的分析、碎片離子代表的肽段類型等。在有一定的積累后，再與編寫軟件的人分享相關(guān)的規(guī)律。然后他們以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行大規(guī)模的統(tǒng)計分析，判斷人眼看到的特征是否成立、還有沒有其它特征、、出現(xiàn)的頻率、在軟件中如何使用，等等?！?p>????董夢秋表示，pLink軟件的目的是成為探索性研究的有力工具，幫助研究人員更準(zhǔn)確高效地鑒定交聯(lián)肽段。所以它需要一個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集，需要大量的已知答案的譜圖，去找尋規(guī)律并進(jìn)行軟件測試。他們的團隊采集了大量的合成肽段的交聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)，將其中的一部分用于訓(xùn)練軟件，其余部分用于測試軟件的速度和準(zhǔn)確度，有多少錯判漏判等等。董夢秋也表示，從單一蛋白到蛋白質(zhì)復(fù)合體，再到經(jīng)過初步純化甚至未經(jīng)純化的蛋白樣品，復(fù)雜程度不斷提升，對軟件的要求也在不斷提高。除了分析化學(xué)水平上的驗證，還需要得到生物學(xué)層面上的驗證。得到有生物學(xué)意義的結(jié)果是終極目標(biāo)。

????pLink軟件的開發(fā)，需要兩個團隊密切的合作。在剛開始合作的時候，兩個團隊每個月都要一起開會，針對軟件的使用程度、需求等進(jìn)行交流。直到現(xiàn)在，pFind團隊每周都有學(xué)生過來交流，還經(jīng)常對上游實驗設(shè)計提出很有價值的建議。pLink軟件從發(fā)表之日起，一直有免費下載，供大家使用。今年年初pFind團隊推出了升級版pLink2 （），三個季度內(nèi)已有628個用戶注冊下載，極受歡迎。

學(xué)術(shù)“減負(fù)” 開啟中國質(zhì)譜新時代

????董夢秋的課題組有兩個研究方向，除了質(zhì)譜技術(shù)以外，還做很多衰老生物學(xué)方向的研究。她表示，質(zhì)譜技術(shù)是個工具，它要服務(wù)的對象是生物、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)等學(xué)科，質(zhì)譜的發(fā)展也不能脫離這些學(xué)科。把 “用戶學(xué)科”的需求放在首位，盡力幫助它們解決問題，質(zhì)譜技術(shù)自然就獲得了發(fā)展的推動力；而質(zhì)譜技術(shù)不斷發(fā)展，也必然帶動化學(xué)、物理、工程和計算科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的研究不斷推進(jìn)，形成一個正循環(huán)。她認(rèn)為，質(zhì)譜技術(shù)影響力的提升，一句話總結(jié)來說就是：“努力使自己更加有用，服務(wù)于他人；越有用，越重要，越有影響?！?p>????對于本次中國質(zhì)譜大會，董夢秋表示，物理學(xué)會和化學(xué)學(xué)會的質(zhì)譜會議合二為一，誕生2018年中國質(zhì)譜學(xué)術(shù)大會，開啟了學(xué)術(shù)交流“瘦身健體”的新時代。當(dāng)前科研人員會議負(fù)擔(dān)過重，以至于有人感嘆“不是在開會，就是在去開會的路上，”沒有足夠的時間沉靜下來做科研。學(xué)術(shù)會議太多，表面上看熱熱鬧鬧一片繁榮，實則干擾到正常工作。中國科研就像一個青春期的孩子，快速成長，但也有虛胖的成分。瘦身健體，減負(fù)前行，更有利于發(fā)展。

????為了支持中國質(zhì)譜的發(fā)展，董夢秋認(rèn)為把實驗室的技術(shù)分享給其他人也是非常重要的。她表示，作為今年8月第五屆中國計算蛋白質(zhì)組學(xué)研討會(CNCP-2018)的一部分，實驗室跟pFind 團隊一起舉辦了第二屆交聯(lián)質(zhì)譜分析實驗培訓(xùn)，用三天的時間手把手培訓(xùn)了來自來全國各地的十位學(xué)員。他們自己動手制樣、上機、分析數(shù)據(jù)，完整體驗每一個環(huán)節(jié)。把經(jīng)驗都分享出去，效果很好。另外，中科院大連化物所許國旺老師的實驗室10月份舉辦代謝組學(xué)高級培訓(xùn)班，也給大家提供了很好的學(xué)習(xí)機會。

????在采訪的最后，董夢秋也表示，預(yù)祝2018年中國質(zhì)譜學(xué)術(shù)大會圓滿成功! 為中國質(zhì)譜新時代、新風(fēng)尚點贊！向幕后的促成者、組織者致敬！