蛋白质组学质谱数据预处理新策略研究及应用

摘要

蛋白质是一切生命活动的执行体，在各种生化反应、控制遗传、新陈代谢、抵抗疾病等方面起着举足轻重的作用。蛋白质组学研究已成为最重要的生命科学领域之一，它旨在阐明细胞或者组织内所有表达的蛋白，生物质谱技术在研究蛋白表达方面发挥着关键作用。由于质谱实验过程中的大量的物理化学噪声、同位素离子峰、离子碎裂模式可能出现的不规则碎片离子峰和离子缺失、数据库检索鉴定算法的缺陷等，使得能有效利用的质谱数据只占整个谱峰数据的很少一部分。因此，必须采取合适的数据的预处理方法和搜索策略及搜索鉴定结果的优化策略，以提高肽序列鉴定得分，从而提高蛋白鉴定的覆盖率和准确度。 本文对质谱技术所产生的大规模实验数据和理论数据分别进行了预处理。首先，从理论上分别探讨了半小数规则、色谱保留时间、质谱峰强度、衍生离子簇信号、碎片离子的完整性以及多肽母离子质量等因素对蛋白质检索鉴定产生的影响，并提出了利用半小数规则和结合色谱保留时间信息的滤波策略，适当调整质谱峰强度，完整碎片信息等策略对理论质谱数据及局部实验数据进行了预处理，从微观层面验证策略的可行性。 由于理论模型是依据理想状况而建立，而实验数据中掺杂了许多不可预测的影响因素，本文又运用这些策略对大规模实验数据进行了预处理，即从宏观角度上对以上策略进行了探讨。针对实验数据的差异性，我们又对这些策略加以组合和优化，通过讨论分析策略中的参数设置和策略的组合方式，得到最优的方案。比较结果发现，策略组合和优化的方案不仅能提高体系中真实蛋白的鉴定得分，而且从一定程度上鉴别了伪存蛋白。对简单二蛋白体系的相对鉴定准确率由33.33％提高到100％；对于复杂度极大的18蛋白体系的相对鉴定准确率由31.25％提高到了58.82％。

目录

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第1章前言

1.1蛋白质组学研究现状与发展

1.2蛋白质组学研究的技术和手段

1.3蛋白质组学研究的内容

1.3.1蛋白质鉴定

1.3.2翻译后修饰化

1.3.3蛋白质结构与功能的确定

1.3.4疾病蛋白组研究

1.4基于质谱技术的蛋白质组学研究

1.4.1串级质谱数据库查询(Database searching)蛋白鉴定

1.4.2从头测序方法(De Novo Sequencing)

1.4.3本课题研究的目的和范围

1.4.4本文主要内容

第2章串级质谱预处理解析策略分析

2.1概述

2.2质谱数据

2.2.1实验数据集

2.2.2理论数据集

2.2.3蛋白质数据库

2.2.4蛋白质数据库检索工具及参数设定

2.3质谱数据预处理策略

2.3.1半小数规则标准(Half-decimal place rules)

2.3.2多肽色谱局部保留时间的利用

2.3.3缺失碎片离子补充

2.3.4特征峰强化

2.3.5母离子偏移扣除

第3章处理策略的组合与优化

3.1策略组合

3.2局部优化

3.3小结

第4章质谱数据预处理策略应用于大规模数据实例分析

4.1简介

4.2材料

4.2.1实验数据集

4.2.2蛋白质鉴定

4.3预处理方法

4.4结果分析

4.4.1数据集E1的预处理

4.4.2数据集E2的预处理

4.5小结

第5章结束语

致谢

个人简历在读期间发表的学术论文及研究成果

参考文献