Top-Down蛋白质组学（Top-Down Proteomics, TDP）是一种直接分析完整蛋白质（intact proteins）的方法，与之相对的是Bottom-Up 蛋白质组学，它通过蛋白质的酶解产物（通常是肽段）来进行鉴定和定量。Top-Down 方法可以在保持蛋白质原始状态的同时，更全面地揭示其翻译后修饰（PTMs）、亚型（proteoforms）等信息。近年来，随着质谱技术和数据分析能力的飞速进步，蛋白质组学正在从传统的 Bottom-Up 策略逐步拓展至 Top-Down 方向。与经典方法不同，Top-Down 蛋白质组学可直接分析完整蛋白，保留其天然修饰和异构体信息，为高分辨率结构和功能研究开辟了新路径。

一、Top-Down蛋白质组学简介Top-Down

蛋白质组学（Top-Down Proteomics, TDP）是一种直接分析完整蛋白分子的策略，通常依赖高分辨率质谱技术（如 FT-ICR MS 或 Orbitrap）进行鉴定与定量。其与 Bottom-Up 方法的根本区别在于：前者无需酶切步骤，从而避免了蛋白在消化过程中可能丢失的翻译后修饰（PTMs）或蛋白质异构体信息。

二、Top-Down蛋白质组学流程全解析

1、样本制备（Sample Preparation）

（1）目标：尽可能提取和保留完整蛋白质，避免降解。

（2）步骤：

① 细胞/组织裂解（使用非变性缓冲液）

② 使用蛋白酶抑制剂，避免蛋白降解

③ 高分辨率离心去除碎片

④ 去盐和缓冲液交换，兼容质谱分析

2、蛋白分离（Protein Separation）

（1）目标：减少复杂性，分离不同蛋白质或其亚型

（2）常用方法：

① 液相色谱（LC）

● SEC（Size Exclusion Chromatography）

● IEX（Ion Exchange Chromatography）

● RP-HPLC（Reverse Phase High Performance LC）

② 电泳方法（较少用于 TDP）

● GELFrEE（Gel-eluted Liquid Fraction Entrapment Electrophoresis）

● IEF（Isoelectric Focusing）

3、质谱分析（Mass Spectrometry, MS）

（1）目标：在不酶解蛋白的前提下直接获取蛋白质的质量和结构信息

（2）关键技术：

① 电喷雾电离（ESI）：适用于大分子带电

② 高分辨率质谱仪：

● Orbitrap

● Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR)

③ 碎裂方式（MS/MS）：

● ETD（Electron Transfer Dissociation）

● ECD（Electron Capture Dissociation）

● HCD（Higher-energy Collisional Dissociation）（某些仪器上用于特定情况）

4、数据分析（Data Analysis）

（1）目标：从质谱数据中鉴定蛋白质、其修饰和变体

（2）关键内容：

① 谱图匹配（与数据库比对）

② 软件：ProSight PTM, TopPIC, pTop, MSPathFinder

③ 蛋白质异构体识别（Proteoforms）

④ 单个基因来源的不同修饰、剪切或突变产物

⑤ 定量分析：使用峰面积、峰强度等

5、结果解释与生物信息学分析

（1）蛋白质的修饰、剪接、突变位点定位

（2）功能注释与通路分析

（3）整合转录组/基因组数据

二、Top-Down蛋白质组学的核心优势

1、保留完整翻译后修饰信息TDP 可全面保留磷酸化、乙酰化、泛素化等 PTMs，尤其适合研究修饰相关的信号通路与疾病机制。

2、精准解析蛋白异构体多个蛋白质异构体（proteoforms）可能仅因少数修饰差异而功能完全不同，Top-Down 方法能够一一分辨，解决 Bottom-Up 无法解析的异构体混淆问题。

3、适用于低丰度关键蛋白分析得益于高灵敏度和特异性的质谱平台，TDP 特别适合识别低丰度调控蛋白、转录因子等生命过程中关键分子。

三、Top-Down蛋白质组学的典型应用场景

1、表观遗传与转录调控研究组蛋白修饰与表观遗传调控密切相关，而组蛋白通常包含多种共存的修饰形式。Top-Down 可直接区分和定量不同修饰组合，为染色质动态调控提供精确视角。

2、神经系统疾病机制解析阿尔茨海默病、帕金森等神经退行性疾病常伴随异常蛋白修饰与聚集。TDP 能检测特定蛋白的修饰状态变化，有助于发现潜在生物标志物。

3、免疫应答与抗体分析抗体作为复杂异构体分子，其糖基化修饰直接影响功能。Top-Down 方法可用于高分辨率表征抗体分子结构，指导生物制药开发。

4、蛋白质药物质量控制在生物制药领域，蛋白药物的结构完整性和修饰一致性至关重要。Top-Down 分析为质量控制和批次一致性评估提供了强有力工具。

Top-Down蛋白质组学并非替代，而是对 Bottom-Up 方法的强有力补充，特别适合对蛋白功能精度要求高的研究场景。尽管 Top-Down 技术门槛较高，面临蛋白分离难度大、数据处理复杂等挑战，但随着样品制备、质谱灵敏度与算法发展的持续优化，其应用门槛正逐步降低在百泰派克生物科技，我们结合前沿的质谱平台与丰富的蛋白组学项目经验，已建立一整套高通量 Top-Down 质谱分析流程，支持客户进行蛋白修饰、蛋白异构体以及复杂蛋白药物的结构研究。若您正在探索蛋白质修饰、异构体或复杂蛋白结构研究，欢迎联系我们的专家团队，了解 百泰派克生物科技 提供的 Top-Down 质谱服务方案！

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

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5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!

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