经过数百万年的进化，生物体中的蛋白质已经获得了更多的多样化结构来完成日益复杂的生物学功能。进化发展了在现有蛋白质上实现功能群以达到特定目的的能力，即翻译后修饰Post-Translational Modifications (PTMs)，这些修饰包括磷酸化、糖基化、泛素化、亚硝基化、甲基化、乙酰化、脂质化和蛋白水解，几乎影响正常细胞生物学和发病机制的所有方面。这个过程调节细胞周期和蛋白质转录，并影响表观遗传学。作为 PTM 中的突出之处，蛋白质磷酸化是其中之一。磷酸化和去磷酸化，在生物体中随时发生，提供了动态平衡和可逆性。蛋白质构象转变是由磷酸化诱导的，并因此改变蛋白质功能，蛋白质-蛋白质相互作用，细胞定位和许多其他生理事件。从表型的角度来看，蛋白质磷酸化通过广泛组织信号网络及其相互作用来塑造生物体的生物学状态和行为，包括疾病的发病和进展。

近期，Xiaofeng Wu等发表了基于 MS 的磷酸化蛋白质组学在样品制备和仪器方面的研究进展以及最新的临床应用的综述文章。拓展了质谱法(MS) 在磷酸化蛋白质组分析中的应用。

蛋白质磷酸化的不可控失调是多种疾病形成的主要原因之一，如癌症、糖尿病和神经退行性疾病。对于疾病的治疗，许多干预这种失调的尝试都取得了突破性的成功。

在临床分析领域，蛋白质磷酸化检测为疾病诊断和监测提供了另一个层面。传统的技术主要集中在基于抗体的检测以分析特异性靶磷蛋白，并已在临床实践中得到一定程度的应用(图1)。例如，逆相蛋白阵列(RPPA)和磷酸化特异性流式细胞术能够对几种常见的磷酸化蛋白进行敏感和定量测量。然而，所有免疫分析方法的局限性是显著的，特别是在磷蛋白检测方面。由于交叉反应引起的混杂性是由磷酸盐变异和磷酸化蛋白异质性引起的一个特别严重的问题。此外，来源抗体的低灵敏度阻碍了检测限，并导致半定量结果。因此，需要测量一组更大的磷酸化蛋白的技术，这些磷酸化蛋白参与了过多的信号通路，具有更好的定量能力。

图1。磷酸化蛋白质和磷酸化蛋白质组学临床分析方法

在过去的几十年中，临床磷酸化蛋白质组学已经取得了许多进展，这一领域是相对较新的，有望为疾病研究做出重大贡献。虽然基于质谱的技术为广泛和深入检测磷酸化蛋白质组铺平了道路，但仪器灵敏度、计算能力和临床友好的生物分析方法的重要要求提出了额外的挑战。Xiaofeng Wu等文章从磷酸化蛋白质组学的角度，对磷酸化蛋白质组学的研究现状和未来发展趋势进行综述。

首先，对于任何单细胞或细胞类型的分析，细胞分选的质量和严格的分层可能对最终的成功有实质性的影响。敏感取样对于磷酸化蛋白质组检测尤为重要，因为考虑到磷酸化水平本身较低，任何大量的靶细胞丢失都是更有害的。此外，细胞分选的特异性缺陷可能导致无关磷蛋白的捕获和最终定量的扭曲。使用 LC-MS 进行单细胞磷酸化蛋白质组分析，每个制备步骤几乎无误差（图2）。

图2。 LC-MS/MS 自下而上磷酸化蛋白质组学临床样品制备的一般工作流程

其次，DIA 平台在 timsTOF 的支持下发生了革命性的变化，但是在后 MS 分析过程中需要强大的算法（图3）。

第三，尽管 EV 磷酸化蛋白质组分析最近取得了成功并具有潜力，但一致的 EV 分离策略仍然是实验室和医院工作台普遍存在的问题。随着技术的突破和知识的积累，期望基于 DIAS 的 EV 磷酸化蛋白质组筛选有可能重新定义临床液体活检的个性化精准医学.

图3。不同 MS 方法的比较: DDA，靶向蛋白质组学方法(SRM，MRM，PRM)和 DIA。

相关论文信息：

Mass spectrometry-based phosphoproteomics in clinical applications - ScienceDirect