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动态蛋白组

周转蛋白组与 multiplex-DIA

周转蛋白组关注的是新生、降解、交换速率和半衰期,而不是终点 abundance 本身。pSILAC、D₂O、pulse-chase 与 multiplex-DIA 把时间维度、通道维度和对象层级同时带入定量体系,对应药物应答、耐药、应激和细胞状态转换等问题。

动态读数

周转蛋白组的对象层级

周转蛋白组并不把“量变”直接等同于“机制变”。同一蛋白的 abundance 可以保持稳定,但新生速率、降解速率或新旧 pool 的交换关系已经发生显著变化。 动态项目的核心输出通常是 fraction new、rate constant、half-life 和多时间点拟合曲线。

读数层级 回答的问题 常见误读 当前入口
abundance 终点丰度是否改变 把 abundance 的稳定误读为系统没有变化 DIA 定量
fraction new / heavy fraction 新生 pool 在某个时间点占多少比例 把瞬时 heavy fraction 直接当成全局 turnover 结论 plexDIA
k 值 / half-life 合成或清除速率如何变化 时间点过少时仍强行输出动力学参数 周转案例
通路级 turnover 某条生物过程的更新速度是否整体迁移 只看单蛋白,不检查 pathway 层是否存在一致变化 文献证据链

标记设计

pSILAC、D₂O 与 pulse-chase

标记体系决定了时间轴密度、可分析对象和 downstream 模型。细胞系最常见的是 pSILAC;更复杂系统可以使用 D₂O;追踪旧 pool 与新 pool 交换关系时, pulse-chase 更直接。多时间点设计与缺失值处理必须从实验开始就一起考虑。

pSILAC

  • 对应细胞系、药物处理和耐药模型。
  • 核心读数是 heavy/light 比例与 fraction new。
  • 后处理必须区分通道级缺失与整体 precursor 缺失。

D₂O 标记

  • 对应 whole-system、体内和长期 turnover 问题。
  • 实验周期更长,解释需要额外考虑前体池和代谢背景。
  • 常见于机制研究和动物模型。

pulse-chase

  • 直接观察旧 pool 流失和新 pool 替换。
  • 对应应激、恢复和降解路径研究。
  • 时间点设计必须围绕预期 half-life 排布。

多时间点建模

  • 时间点过少时,优先输出趋势而不是绝对 k 值。
  • 短 half-life 与长 half-life 需要不同采样密度。
  • rate fitting 前应先检查 channel completeness 和峰边界一致性。
设计路线 优先样本 关键输出 分析难点
pSILAC + DIA 细胞系、药物处理、耐药模型 heavy/light、fraction new、速率趋势 通道级缺失、弱通道误保留、时间点密度不足
D₂O 动物或复杂体系 whole-system turnover、half-life 标记动力学、模型设定、样本获取周期
pulse-chase 短期交换、降解与回收过程 旧 pool 流失与新 pool 替换 时间窗设置、峰对齐、模型稳定性
multiplex-DIA 多时间点、多状态平行比较 channel-specific evidence、rate fitting ChannelQ、heavy/light transition、通道过滤

multiplex-DIA

plexDIA、channel-specific FDR 与 turnover 建模

Biognosys 在 Spectronaut 19/20 中把 multiplex-DIA 作为重点升级线,和 Yansheng Liu 团队合作推动 protein turnover 的大规模应用。 关键不在“多通道”本身,而在于通道级证据、heavy/light transition 选择和通道级过滤是否成立。

不同 turnover 路线在时间密度、样本类型和计算复杂度上的侧重点并不相同。

通道级过滤与 heavy/light transition 选择把 multiplex-DIA 的通道读数变成可建模的 turnover 证据。

分析环节 当前问题 处理重点 对应模块
channel alignment 通道间峰边界共享,但弱通道未必有同等证据 检查 GroupQ、MinQ、MaxQ 和 ChannelQ 的分布 plexDIA 质控
heavy/light transition 轻重同位素 transition 并不总是同样干净 优先保留更稳定、更具区分力的 transition 集合 Spectronaut workflow
time-course fitting 弱通道或缺失通道会直接扰动拟合 过滤策略应前置到通道层,而不是只在蛋白层补救 FDR 专题
biological interpretation turnover 改变与 abundance 改变可能方向不同 同时报告 rate、half-life 与 abundance 的关系 周转案例

实施与交付

前处理、分离、软件与云端结果

动态项目的稳定性来自样本处理、分离条件、分析软件和结果共享四个层面。前处理端需要控制同位素标记和时间点批次;分离端需要稳定保留时间; 软件端需要维护通道级过滤;交付端需要把 rate、half-life 和 abundance 的边界表达清楚。

前处理

易肽与自动化前处理

  • 减少时间点样本之间的人工波动。
  • 对应 pSILAC 和多时间点紧凑设计。
  • 高重复项目更依赖标准化处理路径。

分离端

IonOpticks 与稳定保留时间

  • 时间序列项目更依赖稳定色谱与喷雾状态。
  • 保留时间漂移会直接扩大通道级提取误差。
  • iRT 与稳定柱系统对应长期追踪项目。

分析端

Spectronaut、plexDIA 与通道级过滤

  • 支持 labeled workflow、channel sets 和 turnover readout。
  • 重点检查 GroupQ、ChannelQ 和 transition 选择。
  • 对应 multiplex-DIA 和时间维度项目。

交付端

OmicsCloud 统一管理与共享

  • 统一查看 rate、half-life 和 abundance 结果。
  • 对应多时间点报告、项目共享和远程复核。
  • 把 discovery 与后续验证路线接起来。