Astral-DIA 蛋白質組

Astral-DIA 蛋白組學基於新一代 OrbitrapTM AstralTM 高解析質譜儀,結合四極桿、軌道阱與全新非對稱軌道無損質量分析器,具更高通量、更深覆蓋、更高靈敏度,可實現大規模蛋白組學研究與不同物種蛋白質組圖譜深度覆蓋,助於深入理解蛋白於生物過程中的功能與調控機制。相較常規 DIA(含 4D-DIA),Astral-DIA 具通量突破、靈敏度極致、定量精準之優勢。

原理介紹

Astral-DIA 蛋白組學先以品質評估與前處理整理搜庫定性定量資料,接續進行表達層次分析與功能分析,透過多個常見資料庫對鑑定結果進行功能註釋。針對篩選出差異者,進行 GO 分析、Pathway 分析與互作分析,並以火山圖、表達模式聚類熱圖與 Venn 分析展示差異結果。依資料特性,研究者可挑選感興趣者及其相關功能或路徑,進行後續重點研究與驗證。

文獻案例

《Microbiome》所刊 “The astounding exhaustiveness and speed of the Astral mass analyzer for microbiomes” 採用 Astral-DIA 對人類腸道微生物組(糞便樣本)、土壤微生物組進行蛋白質組分析,挖掘微生物功能基因與代謝路徑。腸道微生物組單次鑑定 18,760 個蛋白,覆蓋 1,200 種微生物(含 150 種低豐度菌,相對豐度<0.1%);土壤微生物組鑑定 21,340 個蛋白,成功註釋氮循環相關功能基因(如固氮酶 nifH)與抗生素抗藥基因(如 ermF);30 分鐘梯度可完成 1 個微生物組樣本分析,較傳統 DIA 節省 70% 時間;以蛋白表達量推測微生物代謝活性,發現腸道中雙歧桿菌之多醣降解酶(如 GH43 家族)表達量與宿主膳食纖維攝取正相關(r=0.72)。實現微生物組「功能層次」快速解析,為腸道健康與環境微生物調控提供功能依據。

交付內容

原始資料

質譜原始檔(Thermo RAW 格式);輔助資料:LC 梯度方法、FAIMS 參數設定、樣本處理記錄;完整性保障:附 MD5 校驗碼,確保資料無損壞。

資料品質控制報告

樣本品質:蛋白萃取量、胜肽回收率、SDS-PAGE 電泳圖(驗證蛋白完整性);質譜採集品質:Astral 掃描速度(≥200 Hz)、DIA 視窗覆蓋度、Q30 比例、胜肽鑑定數;定量品質:蛋白定量 CV 值分布、缺失值比例、生物學重複相關性;特殊指標:單細胞樣本之分選效率、微生物樣本之宿主污染率。

蛋白定量與註釋結果

表達量矩陣:蛋白層級 FPKM/Intensity 值或報告離子強度,含 log2FC、P 值、FDR 值;差異分析結果:差異蛋白清單、火山圖、熱圖;資料庫註釋:UniProt 功能描述、亞細胞定位、結構域資訊、PTM 位點;特殊分析:單細胞樣本細胞聚類結果(t-SNE/UMAP 圖)、微生物樣本物種–功能關聯表。

功能分析結果

路徑富集:GO、KEGG、Reactome 富集散點圖(Top20 路徑);蛋白互作網絡:以 STRING 資料庫建構 PPI 網絡並標註核心節點蛋白;客製化分析:如臨床樣本 ROC 曲線、微生物樣本代謝路徑活性評分。

分析與解讀報告

核心結論:關鍵差異蛋白集合、功能路徑核心節點、樣本異質性特徵(單細胞/微生物);結果解讀:差異蛋白之生物學意義、Astral-DIA 技術優勢體現。

常見問題

完全可以,Astral-DIA 為低起始量樣本最優選擇:FAIMS Pro Duo 介面去除背景干擾,低豐度胜肽訊噪比提升 2–3 倍;μPAC 微柱陣列提高胜肽回收率;Astral 分析器「無損檢測」模式減少離子損失。

支援,且為目前唯一支援 TMTpro 32 標的 DIA 技術。標記能力:①相容 TMTpro 16 標/32 標,其中 32 標可同時分析 31 個樣本+1 個品質管控樣本;②標記效率≥98%,無標記干擾。優勢場景:①臨床大隊列可分 10 批(32 標/批)完成,減少批次效應;②多時間點/多處理組研究,一次完成定量。

會有影響,但可經前處理去除。宿主 DNA/RNA 與胜肽競爭離子化,致微生物蛋白偵測率下降 20%–30%;①樣本前處理:使用宿主 DNA/RNA 去除試劑盒,去除率≥95%;②酶解優化:延長酶解至 20 小時,確保微生物蛋白充分裂解;③資料分析:採「微生物專屬資料庫」避免宿主蛋白干擾;效果驗證:處理後宿主污染率≤5%,微生物蛋白鑑定數提升 40%。

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