质谱学习笔记——什么是LC-MS/MS质谱图和色谱图？

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作者：知乎
LC-MS/MS作为蛋白组学分析的主要手段，所分析的样品分子过于微小肉眼不可见，需要借助色谱图、质谱图判断其表现，但你看到文章里的质谱图是否感觉迷惑不解，甚至色谱图和质谱图傻傻分不清呢？文章返修编审让补充的有注释信息的二级质谱图究竟是个什么东东？
我们常说的图谱分为两类，色谱图与质谱图。色谱图评价的是母离子在色谱上的表现，质谱图则是一级母离子和二级碎片子离子在质谱里的信号表现。这里分享一个区分两种图谱的秘密，那便是看横坐标，横坐标是时间轴的为色谱图，横坐标是质荷比的那就是质谱图了，不管色谱图还是质谱图，纵坐标都是信号强度。
常见的色谱图有Basepeak图、TIC图、XIC图；质谱图经常提到的是一级质谱图，二级质谱图，b,y离子匹配图（有注释信息的二级质谱图），下面我们逐一看过来。
【色谱图】

Basepeak 图：


Basepeak图是色谱分离过程中将每个时间点质谱检测信号最强的肽段的强度值连续描绘得到的图谱。图中峰多信号强说明样品复杂度高量也足。由于上机的样品是蛋白质酶解后的肽段，所以并不能将鉴定到的蛋白质在basepeak图上标出来。

TIC图
全称为Total ion chromatogram，即总离子流图，相比Basepeak图是用每个时间点质谱信号强度最高的母离子绘制的图谱，TIC是样品中所有离子的色谱图。


XIC图
全称是Extracted ion chromatogram，即提取离子流色谱图,为某个特定母离子的色谱图，XIC图的峰面积可以用于蛋白定量分析。


【质谱图】

一级质谱图是一次质谱全扫描内所有母离子的信号分布图，二级质谱图是特定母离子在高能碎裂后产生的二级离子的信号分布图，样品经质谱鉴定后生成的质谱文件实质是数万张一级质谱图和二级质谱图的叠加。
原始二级质谱图，如下图（m/z=377.54），为实际检测到的二级离子的质荷比的分布图，只有一个个孤独的峰，代表一个个孤单的子离子，没有归属，只有将其大小与宗氏族谱（理论的肽段序列碎裂后生成的二级离子分布）匹配后，方能知道其名姓（肽段序列）。匹配后的图就是文章里提到的有注释信息的二级图，也叫做b,y离子匹配图。修饰组学及一段肽的蛋白发文章时可能会被要求提供b,y离子匹配图。


B,y离子匹配图
将实际检测到的二级离子的质荷比分布与肽段序列断裂后理论形成的子离子匹配后的图谱。


肽段在能量作用下断裂后会生成一个个b,y离子对。左面的碎片为b离子，右边的碎片为y离子，以上图为例，KTQAASVEAVK理论生成的b,y离子对为：
第一个氨基酸与第二个氨基酸中间断开（K|TQAASVEAVK），则生成b1=K（从左往右数1），y10=TQAASVEAVK（从右往左数10）；
第二个与第三个氨基酸中间断开（KT|QAASVEAVK），生成b2=KT,y9= QAASVEAVK；其他位置断开，依次类推……。
本肽段中如果第一个氨基酸K上发生了泛素化修饰（已经标红），应该如何找出该位点被修饰的证据呢？请往下看。
肽段碎裂后检测的b3（KTQ）,b4（KTQA）离子可能带有修饰集团，以b3为例，如果K上发生修饰，则b3的分子量应该比不带修饰的b3（KTQ）理论分子量（376.22-18.01（QA连接是脱了水的）=358.21）多一个修饰集团glygly-的分子量（114.04），即=358.21+114.04=472.25，而我们检测到的b3离子的分子量刚好为472.25，说明b3（KTQ）离子携带了泛素化修饰集团.因泛素化常发生在K上，推测应为K发生了泛素化修饰。
本期学习先到这里，下期继续~
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