在生命的起点，细胞如何从一枚受精卵分化出无数类型、各司其职的细胞，是现代发育生物学的核心问题。近十年来，组蛋白翻译后修饰（Histone Post-Translational Modifications, Histone PTMs）逐渐显露其在干细胞命运决定和胚胎发育中的关键调控作用。聚焦这一前沿领域，系统解析组蛋白PTMs的功能机制及其在干细胞与胚胎发育研究中的最新进展，借助高通量质谱平台对其进行精准解析是科研研究工作的重点。

一、组蛋白翻译后修饰定义

组蛋白是染色质的基本结构单位，其尾部残基可发生多种翻译后修饰，包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等。这些修饰通过调控染色质结构与基因表达活性，被称为“表观遗传密码”的一部分。组蛋白翻译后修饰（Histone Post-Translational Modifications, PTMs）是指组蛋白在翻译完成后，其氨基酸残基被酶催化发生的共价化学修饰。它们在调控染色质结构、基因表达、DNA修复和染色体行为等方面具有重要作用，是表观遗传调控的关键机制之一。

1、常见组蛋白翻译后修饰类型

（1）乙酰化（Acetylation）：通常与基因激活相关

（2）甲基化（Methylation）：依赖位点和甲基数目，可能促进或抑制转录

（3）磷酸化（Phosphorylation）：参与细胞周期与DNA损伤修复

（4）泛素化（Ubiquitination）：与组蛋白降解或调控转录因子结合有关

2、组蛋白翻译后修饰的调控特性

（1）可逆性：多数PTMs具备可逆性，适合精细调节

（2）组合性：不同修饰可共存于同一组蛋白，构成“修饰密码”

（3）功能耦联：修饰影响染色质状态，进而决定基因表达谱

二、组蛋白翻译后修饰调控干细胞命运方式

1、“双价结构域”维持基因表达的可塑性

干细胞特有的“双价修饰”机制表现为：

（1）H3K4me3：激活标记，富集在启动子区

（2）H3K27me3：抑制标记，由PRC2复合体添加

（3）双价状态：允许发育关键基因保持沉默但“随时待命”状态

2、H3K9me3与异染色质的建立

（1）参与染色质空间构象形成

（2）隔离活性区域与静默区域，避免错误表达

（3）在早期胚胎中防止转座元件激活，保障基因组稳定性

三、胚胎发育过程中的组蛋白翻译后修饰动态发挥的作用

1、早期胚胎的表观遗传重编程

（1）受精后迅速去除父母源组蛋白修饰

（2）为启动新生转录程序清除旧有修饰

（3）形成胚胎特有的“开放染色质”状态

2、谱系决定中的修饰特化

（1）H3K4me3富集于活跃发育基因

（2）H3K27me3沉默非目标谱系基因

（3）组蛋白修饰在不同胚层中逐渐趋于稳定

3、修饰异常与发育疾病相关性

（1）PRC2功能障碍与Weaver综合征、癌症发生相关

（2）早期修饰错误可能造成胚胎停滞、胎停、结构异常

（3）修饰状态可能作为早期发育缺陷的生物标志物

四、研究组蛋白翻译后修饰的关键工具：质谱技术

1、与ChIP-seq的互补性

（1）ChIP-seq揭示基因组定位，但对修饰共存无能为力

（2）质谱可解析单一肽段上多个修饰共现关系

（3）适合研究修饰动态与交互调控机制

2、质谱在组蛋白PTM研究中的优势

（1）高通量检测：一次解析数十种修饰

（2）定量能力强：通过标签法、label-free等方式进行动态监测

（3）修饰组合识别：识别“修饰代码”而非单一位点

五、组蛋白翻译后修饰研究的应用前景

1、基础研究：探索细胞命运调控机制

（1）破解干细胞自我更新与分化切换机制

（2）重构早期胚胎发育的调控网络

（3）揭示染色质重塑与表观遗传遗传性

2、疾病机制：连接基因突变与表型异常

（1）识别遗传病、发育障碍中的修饰异常

（2）评估肿瘤干细胞中的组蛋白修饰失衡

（3）作为早期诊断和药物靶点提供线索

3、再生医学与细胞治疗

（1）通过调控组蛋白修饰实现“体细胞重编程”

（2）优化iPSC分化效率与谱系纯度

（3）在类器官构建和人工胚胎研究中提供调控手段

组蛋白翻译后修饰作为染色质层面的精细调控机制，是理解干细胞命运与胚胎发育规律的关键一环。随着质谱等技术手段的不断进步，科研人员已能够系统描绘修饰图谱并追踪其动态变化。百泰派克生物科技依托专业质谱平台和经验丰富的科研支持团队，致力于为表观遗传研究提供高质量数据和一站式技术服务。百泰派克生物科技搭载Orbitrap高分辨质谱系统，实现组蛋白修饰亚单位级解析，配套优化酶切与富集流程，确保低丰度修饰识别。如果您正在研究干细胞分化、早期胚胎发育，或想解析未知调控机制中的组蛋白修饰，欢迎联系我们获取定制化解决方案，共同推动生命科学的前沿突破。

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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