Top-Down与 Bottom-Up蛋白质组学是两种主流但本质不同的质谱分析策略。然而，Top-Down 与 Bottom-Up 并非对立关系，而是蛋白质组学中的互补工具。理解它们的技术原理与适用场景，能帮助研究者最大限度挖掘蛋白质信息，提升研究发现的深度与广度。随着质谱技术的不断进步，科学家们不再仅仅满足于大规模蛋白质鉴定，更关注蛋白质的修饰、异构体和完整结构信息。理解这两种策略的优劣与适用场景，有助于研究者制定更加科学的实验方案，也对数据解释和生物学结论产生深远影响。

一、基本原理

1、Top-Down蛋白质组学

Top-Down 蛋白质组学是一种直接对完整蛋白质进行分析的方法。它不需要先将蛋白质酶解为肽段，而是保留蛋白质的原始状态，通过高分辨质谱来分析其质量、结构和修饰信息。这种方法能够直接观测蛋白质的各种翻译后修饰（PTMs）、序列变异以及剪接变体，并且可以精确识别不同的蛋白质亚型（也称为 proteoforms）。

2、Bottom-Up蛋白质组学

Bottom-Up 蛋白质组学则是先将样品中的蛋白质使用特定的蛋白酶（如胰蛋白酶）酶解成较短的肽段，然后使用质谱分析这些肽段。通过识别这些肽段并比对蛋白质数据库，可以间接推断原始蛋白质的组成。这种方法分析的是“碎片”，并非完整蛋白质，因此其对蛋白质异构体和全局结构信息的保留较差。

二、实验流程

1、Top-Down蛋白质组学的流程包括：

（1）提取目标蛋白质（可为单一蛋白，也可为混合蛋白质样品）；

（2）可选的分离步骤（如电泳或液相色谱）；

（3）直接将完整蛋白质引入高分辨率质谱进行电喷雾电离（ESI）；

（4）在质谱中进行一级（MS1）和多级（MSn）碎裂分析；

（5）通过分析离子碎片数据，解析蛋白质序列、修饰和变体。

2、Bottom-Up蛋白质组学的流程包括：

（1）提取复杂的蛋白质样品（如细胞裂解液）；

（2）用胰蛋白酶等蛋白酶将蛋白质切割成多肽；

（3）通过液相色谱（LC）对肽段进行分离；

（4）利用质谱（MS/MS）对肽段进行碎裂和测序；

（5）通过数据库搜索将肽段映射回原始蛋白质序列。

三、技术优缺点

1、Top-Down蛋白质组学

优点：

（1）能完整保留和表征蛋白质的所有修饰信息；

（2）能够区分蛋白质的不同变体，包括剪接形式、突变和修饰组合；

（3）更适合研究结构功能关系、翻译后修饰调控、蛋白质复合体组成等精细问题。

缺点：

（1）对仪器要求非常高（需要极高分辨率和灵敏度）；

（2）样品复杂度受限，不适合高通量处理；

（3）蛋白质体积越大，分析越困难，一般更适用于中小分子量蛋白。

2、Bottom-Up蛋白质组学

优点：

（1）方法成熟，已有广泛的标准流程和分析工具；

（2）灵敏度高，可处理低丰度和复杂背景样本；

（3）可进行大规模、高通量蛋白质鉴定和定量（包括标记或无标记的定量技术）。

缺点：

（1）酶解步骤可能导致信息丢失，特别是PTMs的位点和全貌；

（2）对于高同源蛋白或蛋白质亚型难以区分；

（3）不能保证每个蛋白都被全面覆盖（肽段偏向问题、酶切效率影响）。

四、数据分析与结果解读

Top-Down的数据分析依赖于高分辨碎片谱，分析的是完整蛋白的多级质谱数据。它需要精确的碎片匹配算法和强大的数据库支持，可使用的工具包括 ProSight、TopPIC 等。因为可以识别蛋白质异构体，它更适合构建精确的蛋白质谱图谱。

Bottom-Up的数据分析通常采用搜索引擎（如 Mascot、MaxQuant、Sequest）对肽段数据进行比对，并通过整合肽段信息推断蛋白质身份。数据量大、计算资源消耗大，但分析流程标准化程度高，广泛适用于定量分析、差异表达分析等。

五、适用场景

1、Top-Down蛋白质组学适合以下情况：

（1）需要精确解析蛋白质结构、翻译后修饰或突变；

（2）研究特定蛋白质的功能状态变化；

（3）表征蛋白质复合物的构成和交互形式；

（4）蛋白药物质量控制、变体鉴定。

2、Bottom-Up蛋白质组学更适合以下场景：

（1）需要在大规模样本中进行蛋白质定量和比较（如肿瘤 vs 正常组织）；

（2）临床标志物发现；

（3）组织或细胞水平的蛋白质谱分析；

（4）多条件实验中的差异蛋白筛选。

在百泰派克生物科技，我们致力于为不同研究目标提供最适配的Top-Down与 Bottom-Up蛋白质组学解决方案：Bottom-Up 方案：基于 Orbitrap Exploris 240 高分辨平台，搭配 DIA/TMT 等定量技术，实现高深度、高重复性的蛋白质组定量；PTM 分析能力：结合多维富集技术（如磷酸化、泛素化、乙酰化富集）与高分辨质谱，实现修饰蛋白组的系统解析。Top-Down 探索服务：为特定蛋白验证、生物标志物开发等提供小规模定制化 Top-Down 分析，保留原始结构信息，支持功能机制研究。百泰派克生物科技将持续整合前沿质谱技术，为生命科学研究提供更加精确、系统的解决方案。

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；

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