生物通報(bào)道：生物質(zhì)譜具有高通量、高靈敏度的分析特點(diǎn)，是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的核心技術(shù)之一。基于數(shù)據(jù)庫(kù)搜索的肽段質(zhì)譜圖譜鑒定方法是目前最有效和最廣泛使用的蛋白質(zhì)鑒定方法，然而僅有25%的圖譜能被該方法識(shí)別。這些被丟棄的圖譜中除低質(zhì)量圖譜外，還包含了大量因翻譯后修飾和單氨基酸突變（Single Amino acid Variations，SAV）導(dǎo)致的質(zhì)量偏移圖譜，這不但嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)整體解析率還丟失了許多重要蛋白質(zhì)信息。為此，人們采用非限制性搜庫(kù)策略的開(kāi)放式搜索方法（Open search），在母離子質(zhì)量高容差設(shè)定下鑒定常規(guī)方法難以發(fā)現(xiàn)的修飾和SAV事件，圖譜利用率能達(dá)到50%以上，超過(guò)一般搜庫(kù)方法的兩倍有余。

雖然目前已有大量開(kāi)放性搜索工具被開(kāi)發(fā)，但開(kāi)放式搜索卻并沒(méi)有得到廣泛使用。其中一個(gè)非常重要的原因是沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的FDR評(píng)價(jià)體系對(duì)開(kāi)放式搜索進(jìn)行有效評(píng)估，導(dǎo)致開(kāi)放式搜索出來(lái)的結(jié)果不知道是否可信。由于開(kāi)放式搜索中的修飾和SAV事件是不可預(yù)知的，因此傳統(tǒng)的FDR評(píng)估方法失效。蛋白質(zhì)組學(xué)界一直沒(méi)能拿出一個(gè)有效的FDR評(píng)估方法，開(kāi)放式搜索也就沒(méi)多少人敢用。

暨南大學(xué)張弓課題組利用其在翻譯組方面的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)一舉解決了這個(gè)困擾學(xué)界多年的問(wèn)題。在穩(wěn)態(tài)細(xì)胞中，翻譯組測(cè)序（RNC-seq）可以測(cè)定所有正在翻譯的mRNA，RNC-seq數(shù)據(jù)因與蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可作為蛋白質(zhì)組的獨(dú)立參考數(shù)據(jù)集，被人類蛋白質(zhì)組組織（Human Proteome Organization，HUPO）認(rèn)定為人類蛋白質(zhì)組計(jì)劃（Human Proteome Project，HPP）的核心支柱之一。運(yùn)用翻譯組數(shù)據(jù)對(duì)蛋白組數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控最先應(yīng)用在該研究團(tuán)隊(duì)2017年的多算法結(jié)果整合策略中，可在提高蛋白質(zhì)的檢測(cè)數(shù)目的同時(shí)保證鑒定可靠度。（零成本大幅提高蛋白質(zhì)組鑒定能力？暨大研發(fā)另類質(zhì)譜鑒定算法策略）

在本研究中，作者使用穩(wěn)態(tài)細(xì)胞翻譯組數(shù)據(jù)作為“標(biāo)準(zhǔn)答案”來(lái)評(píng)價(jià)開(kāi)放式搜索蛋白質(zhì)鑒定結(jié)果，質(zhì)譜搜庫(kù)結(jié)果中沒(méi)有翻譯證據(jù)的蛋白被認(rèn)為是假陽(yáng)性蛋白，屬于“可疑鑒定”（Suspicious Identifications，SI），而利用SI和有翻譯證據(jù)的蛋白質(zhì)（Translation-supported Identifications，TI）則可計(jì)算可疑鑒定率（Suspicious Discovery Rate，SDR），以此來(lái)反映蛋白質(zhì)的潛在錯(cuò)誤鑒定率。

研究者發(fā)現(xiàn)，開(kāi)放式搜索結(jié)果的SDR可達(dá)限制性搜索的兩倍甚至更多，強(qiáng)調(diào)開(kāi)放性搜索若不進(jìn)行有效質(zhì)量控制難以保證鑒定結(jié)果可靠性，而將肽段FDR嚴(yán)格控制在0.001以下，則可控制SDR與限制性搜庫(kù)一樣水平。對(duì)比開(kāi)放式搜索不同參數(shù)設(shè)置下的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)FDR控制是開(kāi)放式搜索質(zhì)控最重要的影響因素，而質(zhì)量容差值、可變修飾、酶切方式和色譜分離條件并不是影響SDR的主要因素。

有了質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放式搜索的結(jié)果可靠性就有了保證，就可以在在蛋白質(zhì)修飾和SAV檢測(cè)中展現(xiàn)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。測(cè)試結(jié)果表明，開(kāi)放式搜索即便在未預(yù)設(shè)修飾類型下亦可在磷酸化質(zhì)譜數(shù)據(jù)中集鑒定大量磷酸化修飾肽段和蛋白質(zhì)。不僅如此，使用開(kāi)放式搜索策略分析兩株肝癌細(xì)胞質(zhì)譜數(shù)據(jù)，鑒定到27個(gè)COSMIC未收錄的SAV，其中的兩個(gè)SAV被認(rèn)為可能會(huì)引起與癌癥相關(guān)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的改變。這些結(jié)果均預(yù)示著開(kāi)放式搜索在鑒定未知修飾和SAV的巨大潛力。

該研究首次將翻譯組數(shù)據(jù)應(yīng)用于開(kāi)放式搜索策略的質(zhì)控評(píng)估中，有效挖掘質(zhì)譜數(shù)據(jù)中的“暗物質(zhì)”，為蛋白質(zhì)組開(kāi)放式搜索策略制定了簡(jiǎn)便易行的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)。

作者簡(jiǎn)介：

暨南大學(xué)翻譯組學(xué)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人張弓教授，翻譯組學(xué)領(lǐng)域的建立者，其成果被選入國(guó)家統(tǒng)編教材。目前，張弓教授是中國(guó)生化與分子生物學(xué)學(xué)會(huì)蛋白質(zhì)組學(xué)專業(yè)委員會(huì)(CNHUPO)理事，中國(guó)分子系統(tǒng)生物學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員，國(guó)家優(yōu)秀青年基金獲得者，國(guó)家863青年科學(xué)家，國(guó)家****“青年拔尖人才”，深圳市龍華區(qū)第一屆政協(xié)常委。

原文標(biāo)題：
Li D, Lu S, Liu W, Zhao X, Mai Z, Zhang G *.
Optimal settings of mass spectrometry open search strategy for higher confidence
Journal of Proteome Research (2018) in press.