快速锁定关键蛋白质和代谢物是生物学和医学研究中的重要任务，以下是一些常用的方法和策略：

一、蛋白质组学方法

1.质谱非靶向蛋白质组：

通过色谱-质谱方法全面检测样本中的蛋白质信息。

适用于研究前期无特定关注的蛋白质种类时，可通过广筛方式锁定与研究目标相关的蛋白质。

常见技术如TMT（适合小样本量研究）和DIA（适合大样本量研究）。

2.质谱靶向蛋白质组：

通过色谱-质谱方式靶向检测样本中某几个蛋白质。

可不受抗体限制，对目标蛋白质或小肽进行检测。

适合在研究前期已有少量目标蛋白质但无相应抗体的研究中。

3.非质谱类的靶向蛋白质组：

靶向检测样本中的某一类蛋白质，如炎症、免疫、肿瘤、心血管疾病等相关蛋白质。

可通过测序或基因芯片杂交的方式，一次检测成百上千种目标蛋白。

适合研究前期已有关注的大量蛋白质检测。

 

二、代谢组学方法

1.非靶向代谢组：

尽可能全面检测样本中的代谢物信息，获得代谢物在样本中的相对含量。

适合前期无目标代谢物时，关注同一代谢物在不同样本中的差异表达。

2.广泛靶向代谢组：

适合前期已有大量重点关注的目标代谢物检测。

但仅可比较同一代谢物在不同样本中的差异表达，无法确定有无的信息。

3.高通量靶向代谢组：

大批量获得样本中目标代谢物的信息。

搭配已知浓度的标准品可直接获得代谢物的绝对含量。

在比较代谢物的差异表达时也可关注代谢物在不同组织中有无表达，是代谢组的金标准检测模式。

 

三、数据关联分析及可视化

1.整合分析：

将蛋白质组和代谢组数据整合成一个数据矩阵，结合表型数据挖掘与表型特征最相关的关键分子。

通过趋势聚类分析等方法，发现不同样本或条件下的关键蛋白质和代谢物变化。

2.独立分析后关联：

对蛋白质组和代谢组数据分别进行独立分析，获得部分关键物质后再进行关联。

关联时可通过灵敏度、特异性等指标评估目标物质作为生物标志物的潜能。

3.可视化方法：

调控途径简图：直观展示某一条或几条代谢途径中异常表达蛋白质和代谢物的上下游调控关系。

通路富集数目柱状图：侧重展示主要富集的代谢途径及途径中的蛋白质和代谢物数目。

通路显著性柱状图：着重考虑代谢通路的显著性，展示在两组学中均显著富集的通路。

相关性网络图、和弦图、热图：展示具有潜在互作关系的蛋白质-代谢物，以及它们之间的正负相关性程度。

 

四、验证与功能注释

1.蛋白质验证：

抗体验证：如Western blotting（WB）、酶联免疫吸附测定（ELISA）等。

质谱验证：利用四级杆质量分析器的选择检测能力对目标蛋白质/肽段进行准确分析。

基因敲除验证：通过敲除或过表达编码该蛋白质的基因，观察目标蛋白的表达和表型变化。

2.代谢物验证：

若前期使用非靶向代谢组检测，则后续可选择目标代谢物进行靶向验证。

需要有目标代谢物的标准品和标准品构建的浓度标准曲线，以获得代谢物的绝对定性定量结果。

3.功能注释：

结合KEGG数据库对差异或目标蛋白质、代谢物进行功能富集分析。

筛选在两组学中均显著富集的代谢途径，并关注途径中蛋白质和代谢物的信息。

 

综上所述，快速锁定关键蛋白质和代谢物需要结合多种方法和技术进行综合分析和验证。通过合理的实验设计和数据分析策略，可以更有效地挖掘出与表型特征最相关的关键分子。