膜蛋白是细胞与外界沟通的“语言中枢”和“物质通道”，在信号转导、离子转运、物质交换中发挥核心作用, 它承担了超60%的药物靶点功能,是药物研发、生物工程、疫苗设计的核心命题。膜蛋白不再是结构生物学的禁区。得益于Cryo-EM的突破与质谱辅助结构学的加持，研究者能够在更短周期内获得功能相关构象信息，加快靶点验证与新药筛选。然而，面对其疏水性强、易聚集、稳定性差、构象异质性高等特性，膜蛋白的三维结构解析远比常规可溶蛋白复杂。传统结构生物学方法常常“无从下手”。如今，研究膜蛋白结构测定的挑战与创新技术成为了前沿急需研究的重要课题。

一、膜蛋白结构测定的五大核心挑战

1、表达难、产量低

膜蛋白多为跨膜多螺旋结构，疏水性强，容易在细胞内聚集或引发毒性，常规表达系统（如大肠杆菌）难以实现高效表达。真核系统虽有所改善，但成本和通量受限。

2、提纯难、构象易变

膜蛋白稳定性严重依赖于脂质环境，一旦脱膜提纯极易变性。即使采用去污剂或脂双层模拟体系，也可能改变其原始构象。

3、晶体难生、衍射差

X射线晶体学要求形成规则晶格，而膜蛋白的柔性区域和多种构象状态极大增加结晶难度，即便成功结晶，X射线衍射分辨率往往不理想。

4、构象多态、状态依赖强

膜蛋白常处于不同的功能状态（如激活态、静息态、配体结合态等），一个样本可能存在多种构象共存，增加结构重建的复杂度。

5、功能依赖复杂体系

膜蛋白的结构与功能密切依赖辅因子、脂质环境、伴侣蛋白等协同作用，这对结构测定提出更高的复构需求。

二、主流结构测定技术在膜蛋白研究中的表现

1、冷冻电镜（Cryo-EM）：突破性进展的核心力量

过去十年，Cryo-EM单颗粒成像技术（SPA）的分辨率不断提升，被誉为膜蛋白结构测定的“拯救者”。其优势包括：

（1）无需结晶：规避结晶瓶颈，适合膜蛋白天然构象

（2）类脂模拟环境：纳米盘（Nanodisc）、SMALPs等保留脂质包裹结构

（3）适合构象多样体分析：机器学习算法可识别激活态/配体结合态等亚构象

近年来，众多GPCR、ABC转运体、离子通道的高分辨Cryo-EM结构不断发表，PDB中Cryo-EM膜蛋白结构数量已超过X射线方法。

2、X射线晶体学：仍适用于高稳定性膜蛋白

对于部分构象稳定、表达量高的膜蛋白，如光敏感蛋白（Rhodopsin类），仍可借助脂立方相晶体法（LCP）进行结晶。

（1）分辨率可达1.5 Å以上

（2）可用于小分子配体结合位点解析

但应用面较窄，更多作为验证性工具或高通量筛选平台的结构基础。

3、核磁共振（NMR）：小型膜蛋白的溶液结构平台

NMR适用于分子量小、构象柔性的膜蛋白，尤其在下列场景中表现突出：

（1）跨膜螺旋对排列研究

（2） 构象动态与配体诱导机制

（3）与脂类/胆固醇等成分相互作用

配合微胞、纳米盘等膜模拟体系，可在接近生理条件下研究构象变化。

三、创新技术助力膜蛋白结构研究新突破

1、质谱辅助结构学（MS-based Structural Biology）

质谱正在成为膜蛋白结构研究的强有力补充工具，尤其在构象筛选、复合体建模、功能验证中展现出独特价值。

（1）交联质谱（Crosslinking-MS）

通过可控长度的化学交联剂，将亚基或结构域之间的空间约束信息“打标”出来，再通过质谱解析交联位点，实现：

• 亚单位构象关系建模
• 配体结合前后构象变化分析
• 抗体表位验证

（2）氢氘交换-MS（HDX-MS）

用于研究不同条件下蛋白柔性区域的变化，可揭示：

• 激动剂/抑制剂引发的构象切换
• 构象稳定性变化（如突变、脂质加入）
• 抗原与抗体结合区间的溶剂保护性差异

（3）Native质谱+离子迁移谱（Native MS + IM-MS）

保持非变性状态下分析膜蛋白的构象大小、复合体组装状态，并支持配体结合分析。

在百泰派克生物科技，我们深知膜蛋白结构研究的复杂性，因此提供从样品到数据解读的一站式质谱结构平台服务，具备Orbitrap Fusion Lumos、timsTOF Pro 2等高端质谱平台;成熟的膜蛋白预处理体系（去污剂筛选、SMALPs、纳米盘稳定化）; 支持Cryo-EM平台数据联合解读，为结构建模提供补充约束,无论您正在解析新型膜蛋白靶点结构,验证配体结合构象变化,寻找构象建模的空间约束,百泰派克生物科技都将以质谱驱动的结构解决方案，为您的项目提供最优支持。

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；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

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!

>>点击了解更多优质服务项目