组蛋白翻译后修饰分析概述：原理与应用解析

在真核细胞中，DNA缠绕在组蛋白八聚体上形成核小体，这是染色质的基本单位。组蛋白并非静态结构，其N端尾部可发生多种翻译后修饰（Post-translational Modifications, PTMs），如乙酰化（Ac）、甲基化（Me）、磷酸化（P）、泛素化（Ub）等。这些修饰通过改变染色质构象、影响转录因子结合、招募调控因子等方式，参与基因表达、细胞命运、发育与疾病等多种生物学过程。认识的主要类型、作用机制、主流分析方法及其在基础研究与疾病研究中的典型应用，将有效帮助科研人员全面把握该领域的研究基础与技术路径。

一、组蛋白翻译后修饰的常见类型与功能机制

1、组蛋白翻译后修饰主要修饰类型与作用位点

（1）乙酰化（Acetylation）

主要发生在Lys残基，如H3K9ac、H4K16ac，常与染色质开放、转录激活相关

（2）甲基化（Methylation）

包括单、双、三甲基化，既可激活（如H3K4me3），也可抑制（如H3K27me3）

（3）磷酸化（Phosphorylation）

多与细胞周期和DNA损伤反应有关，如H3S10ph

（4）泛素化/苏氨酰化等其他修饰

调控组蛋白降解、染色质稳定性和核信号传导

2、组蛋白翻译后修饰作用机制

（1）调节染色质结构：如H4K16ac引起核小体间排斥，增强转录活性

（2）招募调控因子：特定修饰可被“reader”蛋白识别，形成特异性调控复合物

（3）参与表观遗传记忆：部分修饰可跨代遗传，维持细胞命运决定状态

二、组蛋白PTMs的主流分析方法

1、抗体依赖类方法

（1）：通过修饰特异性抗体富集染色质片段后进行高通量测序，可定位修饰在基因组的位置

（2）Western blot / Dot blot：适合低通量定性验证

（3）ChIP-qPCR：用于对特定位点修饰进行相对定量

优点：操作成熟，数据易解读

局限：（1）依赖抗体质量（2）通量低，无法并行多修饰（3）不能解析修饰组合

2、质谱技术（LC-MS/MS）

（1）Bottom-up MS：对酶解肽段进行质谱分析，适用于全局修饰谱绘制

（2）Middle-down / Top-down MS：保留大片段或全蛋白信息，适用于解析协同修饰

（3）靶向定量（PRM/SRM）：用于低丰度修饰的jīngzhǔn定量监测

优点：（1）不依赖抗体，可并行检测多种修饰类型（2）可进行定量分析，捕捉修饰动态（3） 能识别新修饰和共修饰结构

局限：前处理复杂，对设备与分析平台要求高

三、组蛋白翻译后修饰研究的典型应用场景

1、干细胞与发育生物学

（1）二价标记（H3K4me3/H3K27me3）在胚胎干细胞中调控关键发育基因“准备激活”状态

（2）修饰动态变化揭示干性维持与谱系分化的调控路径

2、肿瘤表观机制研究

（1）肿瘤细胞常呈现组蛋白修饰失衡，如H3K27me3下调与EZH2突变相关

（2）修饰谱差异可作为表观生物标志物或靶向治疗切入点

3、药物筛选与表观遗传疗法评估

（1）HDAC抑制剂、HMT抑制剂等表观药物可改变修饰状态

（2）质谱可用于动态监测修饰反应，为药效学评价提供依据

4、多组学整合分析

（1）与转录组、甲基化组、数据联动，构建调控网络

（2）揭示修饰-表达-功能三者之间的因果关系

四、组蛋白翻译后修饰技术应用中的注意事项与发展趋势

1、组蛋白翻译后修饰实验设计建议

（1）样本前处理应避免冻融、控制温度，防止修饰丢失

（2）酶解前使用修饰保护剂（如HDAC/HMT抑制剂）

（3）小量样本建议配套微量富集与靶向质谱平台

2、组蛋白翻译后修饰发展趋势

（1）单细胞组蛋白修饰谱绘制正在成为热点，解析细胞异质性

（2）AI辅助质谱分析加速修饰组合结构识别

（3）空间组蛋白修饰组学正在整合成像与分子水平分析，支持组织结构层级研究

组蛋白翻译后修饰作为染色质功能调控的“密码语言”，正成为现代表观遗传学的重要研究方向。jīngzhǔn、系统地解析修饰模式，有助于理解发育过程、疾病机制与细胞命运选择。百泰派克生物科技将继续深耕组蛋白修饰组学平台，为科研人员提供zhuānyè、可靠的技术支持，助力表观遗传研究提质增速。

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 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。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.zhuānyè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，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，zuì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进行表征，百泰派克生物科技可做到检测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zuì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zhuānyè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，zhuānyè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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