本公司推出针对IP-MS实验的蛋白互作组学解决方案，包含三项子产品：1）IP效果评估；2）互作蛋白筛选；3）动态互作组学。客户提供IP实验获得的beads样品，本公司以高分辨液质联用系统进行检测，并基于质谱检测数据进行IP实验效果评估、互作蛋白筛选、互作网络构建、互作网络关键节点筛选等分析。

 

IP效果评估

 

IP-MS是目前研究蛋白互作最重要最主流的方法，但根据本公司的项目经验及市场调研，很多客户的IP-MS实验难以获得理想的结果，常出现诸如：互作蛋白鉴定过多或过少、鉴定到的互作蛋白无法成功验证等问题。其中绝大部分问题的出现是由于IP-MS实验中前期IP实验效果不理想导致。

 

在传统做法中，常以WB实验检验IP实验效果。但一方面，WB实验依赖于抗体质量，但很多商业化抗体质量存疑，可能存在其标注靶标与实际靶标蛋白不符的情况；另一方面，WB实验与质谱检测的检测原理、目标和灵敏度等方面均存在较大差异。因此，很多时候WB检验结果难以预示IP-MS结果数据的质量和有效性。

 

基于此情况，本公司推出“IP效果评估”产品，仅需提供单个IP样品，基于质谱鉴定和定量数据即可评估IP实验成效，判断该样品是否满足通过IP-MS进行互作蛋白筛选或动态互作组学的要求，也可以帮助需要通过IP-MS实验鉴定互作蛋白的客户在前期实验不理想的情况下尽快止损，提供实验优化意见，以尽量获得可靠和理想的IP-MS实验结果。

 

互作蛋白筛选

 

 

 

 

由于质谱仪器性能的提升和实验策略的发展，仅基于蛋白鉴定结果筛选互作蛋白难以保证结果的可信度。因此目前最有效最常见的做法是通过IP实验组样品与对照组样品间蛋白定量的差异，筛选出诱饵蛋白的相互作用蛋白。本公司推出“互作蛋白筛选”产品，需提供至少一个IP-MS对照组样品和一个IP-MS实验组样品，基于样品间蛋白的定量差异筛选诱饵蛋白的互作蛋白，并结合STRING数据库中已知的互作蛋白，建立完整的蛋白互作网络。

 

动态互作组学

 

 

 

 

在细胞中，蛋白之间的相互作用很多时候都是处于动态变化的过程中。除了互作较强，能够保持稳定的蛋白相互作用之外，有些蛋白相互作用仅在特定条件下出现，有些蛋白相互作用虽在不同条件下均存在，但随条件变化，其相互作用的程度也会发生变化。基于此类研究的需求，本公司推出“动态互作组学”产品，需提供至少一个IP-MS对照组和至少2个不同条件下的IP-MS实验组，通过实验组样品与对照组样品间蛋白定量的差异，筛选出诱饵蛋白的相互作用蛋白，并分析不同条件下蛋白相互作用程度的变化。

 

服务配置表

 

 

*加粗部分为重要核心结果。

 

结果示例

 

（1）IP实验效果评估表

 

 

 

 

基于各样品中蛋白的检测数量、定量数据和诱饵蛋白检测情况对本项目数据进行多项评估。未通过的评估结果将以红色进行标注，并提供优化改进建议；全部评估项通过的数据将被评估为理想结果。若具有对照组样品数据，其IP实验效果评估结果将更准确，对于IP-MS实验和结果分析的指导意义更明确。

 

若结果评估为“理想实验结果”，可直接进行后续互作蛋白筛选或动态互作组学，其互作蛋白筛选和分析结果可信度高（如上图）；若评估结果为“Warning”，以相同样品进行互作蛋白筛选或动态互作组学时，结果数据可能不理想，其中假阳性和假阴性结果可能较多，建议优化调整实验方法；若评估结果为“Error”，则无法通过相同样品筛选可信的互作蛋白，需更改实验条件和样品后再进行检测和分析（如下图）。

 

 

（2）基于定量数据的互作蛋白筛选鉴定

 

 

 

 

在蛋白鉴定与定量列表中，会根据蛋白在不同样品中定量的差异对其进行筛选鉴定，实验样品与对照样品间差异倍数>4的蛋白被筛选为诱饵蛋白的互作蛋白。

 

互作蛋白筛选结果以火山图进行展示，并标注诱饵蛋白和相互作用最显著的4个互作蛋白。

 

 

 

 

横坐标表示蛋白在实验组和对照组间的定量差异倍数，纵坐标表示蛋白在实验组和对照组间差异P值。每个点表示一个蛋白，蓝色点表示诱饵蛋白，红色点表示筛选出的互作蛋白，灰色点表示非特异性背景蛋白。

 

（3）互作蛋白功能注释富集气泡图

 

将筛选出的互作蛋白列表与鉴定到的所有蛋白列表的GO和KEGG注释结果进行比较，通过超几何分布检验计算各类注释在两个列表中的差异显著性，从而筛选出在差异蛋白中显著富集的注释条目，从而揭示差异蛋白列表的整体注释富集特征。

 

 

 

 

图中每一行代表一个在互作蛋白中显著富集的注释条目，其对应气泡大小、颜色和横坐标分别表示该注释条目的蛋白数量、富集P值及富集比值。

 

（4）STRING蛋白互作数据库信息挖掘

 

 

 

 

STRING数据库是目前最全面、应用最广泛的蛋白互作数据库，其中包含大量来源于相关实验（Evidence - experiment）或其他互作蛋白数据库（Evidence - database）的蛋白互作信息。本项目检索了STRING数据库中诱饵蛋白所有已知的蛋白相互作用，并对其来源和文献出处进行了标注。

 

（5）蛋白互作网络图

 

 

 

 

每个节点表示一个互作蛋白，连线表示蛋白间存在相互作用。其中网络图中心节点为诱饵蛋白。节点形状用于展示互作蛋白的来源，即其为本次IP-MS实验鉴定到的，还是STRING数据库中已收录的，或者二者兼有；节点颜色用于展示IP-MS实验中实验样品与对照样品间蛋白的差异倍数。本结果图仅展示本次IP-MS实验鉴定到的最多前25个相互作用蛋白及STRING数据库检索到的最多前25个相互作用蛋白。

 

（6）关键节点子网络图

 

 

 

基于Cytohubba重要性评分算法筛选出的前20个互作网络关键节点蛋白，其中至少包含4个本次IP-MS实验鉴定到的互作蛋白，颜色表示该蛋白的重要性评分排序。本产品分别使用Degree、DMNC、MNC、MCC 4种不同算法对蛋白在互作网络中的重要性进行评分。理论上，在互作网络中重要性较高的蛋白更可能参与靶标蛋白相关的生物功能或信号通路，并在其中发挥更重要的作用。

 

（7）蛋白互作动态变化和聚类结果

 

 

 

 

在“动态互作组学”产品中，诱饵蛋白及互作蛋白在不同样品中的定量值将以热图形式展示（上图），每一行表示一个蛋白，每一列表示一个样品，其对应位置色块颜色表示对应蛋白的定量值。

 

诱饵蛋白及互作蛋白在不同条件下的互作程度差异，将以折线图形式展示（下图），每一条折线表示一个互作蛋白，横坐标表示不同的比较组，对应不同条件下的蛋白相互作用，纵坐标表示对应条件下互作蛋白在实验组和对照组间的差异倍数，红色折线表示诱饵蛋白。通过mfuzz聚类分析，所有互作蛋白根据其差异倍数的变化趋势划分为3类。

 

IP实验的设计及实验效果会直接影响质谱数据的质量，是影响数据可信度和验证成功率最主要的因素。我司原创性的整理出《蛋白互作组学系列》文章，介绍了实验材料、抗体选择、实验方法、送样要求、实用数据库、软件工具、挑选验证技巧等内容，可作为进行IP-MS实验的重要参考。