北京生命科学研究所开发pNovo算法实现高效肽段从头测序

2010 年3月23日 ，我所董梦秋实验室在《Journal of Proteome Research》杂志发表题为“pNovo: De novo Peptide Sequencing and Identification Using HCD Spectra”的论文，文章报道了独立于数据库搜索，直接从串联质谱图中鉴定肽段序列的算法。该方法可以被用来鉴定未被蛋白质数据库收录的全新蛋白质，比如抗体的可变区，或者没有基因组和mRNA顺序信息的物种的蛋白。

以前的“从头测序”方法只能鉴定30%左右的高、中质量碰撞诱导解离（CID）串联质谱图，其效率远远低于数据库搜索。因此“从头测序”方法没有被用于解决生物学研究中的实际问题。本文研究指出，相比于CID，高能碰撞诱导解离（HCD）更适合于“从头测序”分析。因为HCD能够提供具有高质量准确度的串联质谱图以及更加完整的离子序列。除此之外，HCD谱图中的内部碎片离子以及亚胺离子能够帮助软件区分高度相似的肽段序列。基于HCD谱图的上述特点，本文作者开发了全新的从头测序的算法pNovo，并用不同复杂程度的样品来检验它的有效性。pNovo成功解析了80%或更多的有明确肽段序列答案的HCD谱图，无论它们来自于简单的蛋白质混合物还是线虫裂解液样品。pNovo鉴定到的完整肽段序列数，与数据库搜索方法鉴定到的数目相当。“从头测序”方法的一个显著优点是，它能够有效鉴定脱去酰胺基或者存在氨基酸突变的肽段，而又不带来额外的计算负担。总之，充分利用HCD谱图的特征使得pNovo成为一个高效的“从头测序”的工具。

此研究工作由我所董梦秋实验室与中科院计算所生物信息研究组共同完成。中科院 计算所 博士生迟浩是第一作者， 董梦秋 博士与中科院计算所 贺思敏 博士为本文的共同通讯作者。参与本研究工作的还有 中科院计算所副研究员孙瑞祥、工程师王乐珩、博士生刘超、博士生袁作飞、博士生王海鹏，以及我所博士生杨兵、技术员宋春青。此项目由国家“973”资助项目（2010CB912701 and 2002CB713807），国家“863”资助项目（2007AA02Z315 and 2008AA02Z309），中科院资助项目KGGX1-YW-13，和北京市政府共同资助完成。