DIA技術及其軟件工具介紹


前言

關於蛋白質組學,你是不是已經聽了太多公司的宣講,介紹了一大堆的技術名詞,反而越聽越懵懂,腦袋一團亂麻?就和傳話游戲一樣,當我們接收了多手信息以后,得到的信息就越不准確。那么,何不自己看一看第一手信息呢?比如說DIA。

這里只推薦兩篇綜述。

第一篇是蛋白質組學泰山北斗的Ruedi Aebersold和Matthlas Mann合作發的,該文不止介紹DIA,是對整個目前蛋白質組的bottom-up得研究策略做的一個總結和展望。
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整個bottom-up的蛋白質組學研究流程如下圖所示:
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第二篇也是Ruedi寫的,特別針對DIA的綜述,值得一讀。雖然兩篇文章都是三四年前發的,但整個領域這幾年也沒什么太大的進步,依舊可以當成新的看。
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個人厘清:

  • 大佬們把當前bottom-up的蛋白質組學研究分為三種類型:DDA、靶向和DIA,DDA研究的蛋白覆蓋廣,靶向研究准確性高,而DIA研究結合了兩者的優點(實際上是有爭議的,尤其在譜圖解析的速度和准確性上)。
  • DDA(Data Dependent Acquisition)和DIA(Data Independent Acquisition)只是兩種數據采集模式,即離子全采集還是部分采集,而非某種具體的蛋白質定量方法(如DDA labelfree、iTRAQ等)。其方法是:將整個質譜掃描質量范圍分為若干小窗口,依次對每個窗口的所有離子進行碎裂,使其能夠對掃描區間內的所有肽段離子進行高速一級MS掃描,再進行二級MS/MS分析。
  • SWATH(Sequential Window Acquisition of all Theoretical Mass Spectra)只是若干DIA技術中的一種,由ETH Zürich的Ruedi Aebersold團隊與AB SCIEX公司合作開發。同時期還有Waters公司也開發了一種叫全信息串聯質譜(MSE)的DIA技術,不過現在沒怎么聽說了。因為Ruedi是和AB公司合作的,所以質譜儀用的QTOF,專門開發出這樣一種SWATH采集模式,相應的Ruedi團隊開發了一個叫openSWATH的軟件用來解析譜圖(我們從上面綜述可以看出)。所以人們就把DIA和SWATH這兩個名詞混用了。
  • Thermo Fisher公司不甘示弱,利用自己分辨率強大的Orbitrap質譜儀也開發出這樣一種全掃模式,並且干脆不起名字,就叫DIA,后來還搞了個升級版本,將多重累積技術與 DIA 相結合,稱之msxDIA,當然為了凸顯自己的優勢,總是不忘和QTOF做對比,提提SWATH的缺點。這樣一來,名稱上就顯得更加混亂了,現在大家默認為新技術是DIA,舊的是SWATH,其實就只是儀器不同而已。但Thermo可沒有Ruedi的加持,只有自己主要做DDA數據的配套軟件Proteome Discoverer來解析當然不行,於是引入Skyline 軟件(華盛頓大學 MacCoss 教授開發,主要是做靶向蛋白質組學),通常做法就是用PD建庫,用Skyline解析。當然openSWATH也是可做Orbitrap數據的。

DIA工具

DIA數據解析需要用到的工具現如今也是越來越多的,但好用的也沒幾個,不完全統計如下。

1.建庫軟件

主要是平時用的蛋白搜庫軟件,如:

  • MaxQuant
  • pFind
  • Comet
  • Mascot
  • X!Tandem
  • Proteome Discoverer
  • Sequest
  • MS GF+
  • OMSSA
  • MSFragger
  • DeepMass
  • Prosit
  • pDeep
  • SpectraST
  • iSwathX
  • specL
  • DeepRT

2. 依賴庫的DIA軟件

  • OpenSWATH(用的較多,免費開源,Linux)
  • EncyclopeDIA
  • Scaffold DIA
  • Skyline(用的較多,免費,Win)
  • Spector
  • Percolator
  • PyProphet

3. 用不用庫都可以的DIA軟件

  • DIA-NN(去年新發NM,深度學習方法,有潛力)
  • Spectronaut(用的較多,准確性高,速度慢,收費,Win)
  • PEAKS(收費,可做denovo,Linux或雲服務器)

4. 無需庫的DIA軟件

  • DIA-Umpire
  • PECAN
  • Group-DIA

5. 做統計驗證的軟件

  • mProphet
  • pyProphet
  • Percolator

以上工具部分參考了西湖大學郭天南老師的課件,祝文章早日見刊!


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