第一篇：體內(nèi)化學(xué)交聯(lián)和質(zhì)譜分析法證實(shí)蛋白質(zhì)相互作用

體內(nèi)化學(xué)交聯(lián)和質(zhì)譜分析法證實(shí)蛋白質(zhì)相互作用

蛋白復(fù)合體的分離可用不同的親和色譜法。在經(jīng)典的免疫親和實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞裂解液中的蛋白復(fù)合體能被固定化了的抗體獲取，該抗體識(shí)別復(fù)合體中已知成分的抗原決定簇。經(jīng)過(guò)多次洗滌以去除非特異性結(jié)合蛋白，該復(fù)合體由質(zhì)譜法分析（MS）。短暫性結(jié)合復(fù)合體，其解離常數(shù)高，不適合這種方法。本文通過(guò)一種新的方法，用體內(nèi)化學(xué)交聯(lián)和基于鑒定蛋白質(zhì)的質(zhì)譜分析法來(lái)鑒定瞬時(shí)作用的蛋白復(fù)合體。活細(xì)胞用甲醛處理，其快速蔓延到細(xì)胞膜，形成蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)化學(xué)交聯(lián)。互作蛋白質(zhì)交聯(lián)到一個(gè)含有Myc標(biāo)簽的蛋白質(zhì)上，通過(guò)免疫親和層析共同純化出來(lái)，再把分離下來(lái)。通過(guò)SDS-PAGE分離后，再用串聯(lián)的質(zhì)譜分析鑒定。利用這種方式我們證實(shí)了大量的與M-Ras組成激活形式共同被純化下的蛋白質(zhì)。在這些蛋白中，我們證實(shí)了RasGAP相關(guān)蛋白IQGAP1，它是與M-Ras相互作用的一個(gè)新的蛋白質(zhì)。這種方法適合多種蛋白，對(duì)研究蛋白質(zhì)相互作用十分有益。簡(jiǎn)介

蛋白質(zhì)互作幾乎是細(xì)胞內(nèi)每個(gè)功能水平都出現(xiàn)的，包括亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，各種細(xì)胞膜的機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)，染色體包裝，基因表達(dá)調(diào)控，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)。蛋白質(zhì)互作異常將導(dǎo)致很多種疾病，所以對(duì)蛋白質(zhì)互作的研究成為生命科學(xué)領(lǐng)域極為緊迫的一件事。蛋白質(zhì)復(fù)合體的純化可以應(yīng)用多種方法，包括經(jīng)典的分子篩和凝膠過(guò)濾，以及這個(gè)不同的親和色譜法分離。免疫親和的方法是目前最具說(shuō)服力的純化方法，通常用于證明體內(nèi)蛋白質(zhì)互作和復(fù)合體中相互作用的物。一個(gè)經(jīng)典的免疫親和實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞裂解液中的蛋白復(fù)合體能被固定化了的抗體獲取，該抗體識(shí)別復(fù)合體中已知成分的抗原決定簇。經(jīng)過(guò)多次洗滌以去除非特異性結(jié)合蛋白，該復(fù)合體由質(zhì)譜法分析。

這種方法的缺點(diǎn)是，對(duì)感興趣的蛋白質(zhì)需要一種特異的抗體（Ab），許多時(shí)候這種親和導(dǎo)致純化效率很低。Ab除了和靶蛋白外的其他蛋白交聯(lián)是另一個(gè)缺點(diǎn)。這時(shí)，與靶蛋白不相關(guān)的蛋白或蛋白復(fù)合體被純化下了，導(dǎo)致假陽(yáng)性。通過(guò)抗原決定簇標(biāo)簽把抗原結(jié)合到特異的抗體上，形成普通的抗體。為此，需要一個(gè)帶有抗原決定簇標(biāo)簽的抗體和一個(gè)高親和力的抗原。通用的標(biāo)簽有Myc，F(xiàn)lag，相應(yīng)抗體已經(jīng)被商品化。操作說(shuō)明被標(biāo)準(zhǔn)，不要求每一部都在最適合的條件。雖然抗原決定簇標(biāo)簽適用于大范圍的純化實(shí)驗(yàn)，但是其局限于穩(wěn)定的復(fù)合體。結(jié)合較弱的或者瞬間結(jié)合的復(fù)合物會(huì)被忽視，進(jìn)而不能被分析出來(lái)。短暫性結(jié)合復(fù)合體，其解離常數(shù)高，在洗脫非特異結(jié)合條帶時(shí)被洗脫下來(lái)。這些步驟不要嚴(yán)謹(jǐn)操作，在高鹽或洗滌劑濃度時(shí)效率高。在溫和條件下，重復(fù)洗滌也將洗脫掉結(jié)合不緊密的成分。

通過(guò)化學(xué)交聯(lián)可以阻止蛋白質(zhì)復(fù)合體特異組分的丟失。有效地化學(xué)交聯(lián)劑是甲醛。甲醛的幾個(gè)特點(diǎn)應(yīng)用于蛋白質(zhì)互作的研究。1，交聯(lián)發(fā)生在近距離（2A），被交聯(lián)的蛋白位置很近。2，甲醛可以擴(kuò)散到細(xì)胞膜且是非特異的，有益于廣譜的蛋白互作研究。3，甲醛幾乎在添加到細(xì)胞內(nèi)后阻止酶反應(yīng)，可以提供添加時(shí)瞬間的互作情形。4，一旦交聯(lián)反應(yīng)完成，反應(yīng)物可用于非生理?xiàng)l件下操作，并保持結(jié)構(gòu)完整性。另外，交聯(lián)是可逆的，可以隨后分析復(fù)合體組分。

甲醛溫和處理和免疫沉淀在分析轉(zhuǎn)錄因子，與染色體結(jié)合的多聚配合物，核小體位置的確定，核小體動(dòng)力學(xué)和核小體再構(gòu)建方面。最近，甲醛交聯(lián)與免疫沉淀和Western雜交結(jié)合，成功分析了，在酵母里是否TATA結(jié)合蛋白，TF IIB，SAGA組氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶是否直接與轉(zhuǎn)錄結(jié)合蛋白結(jié)合。最近，作者在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，采用了新的分析蛋白質(zhì)互作方法，即甲醛交聯(lián)結(jié)合免疫親和層析，基于質(zhì)譜分析的蛋白鑒定。利用這種方式我們證實(shí)了大量的與M-Ras組成激活形式共同被純化下的蛋白質(zhì)。共免疫沉淀和Western雜交證實(shí)很多蛋白互作。在這些蛋白質(zhì)，我們證實(shí)了RasGAP相關(guān)蛋白IQGAP1，它是與M-Ras相互作用的一個(gè)新的蛋白質(zhì)。進(jìn)一步研究去解釋其互作的生物學(xué)功能。2材料與方法 2.1 抗體與試劑

抗Myc的小鼠抗體mAB（clone 9E10）來(lái)自于H.Ziltener博士。抗IQGAP1和抗Rac的小鼠抗體是購(gòu)買于BD生物科學(xué)公司?？筊ap1的兔多克隆抗體購(gòu)買于Santa Cruz生物技術(shù)公司。羊抗鼠和羊抗兔的二抗來(lái)自DAKO公司。羊抗鼠Alexa Fluor 680二抗來(lái)自分子探針公司。另外的試劑來(lái)自Fisher Scientific。2.2 細(xì)胞系和細(xì)胞培養(yǎng)

R6X細(xì)胞（依賴于白介素3雙點(diǎn)位的鼠肥大細(xì)胞/巨噬細(xì)胞系）感染雙順?lè)醋幽孓D(zhuǎn)錄病毒載體基于pMXpie，其穩(wěn)定表達(dá)綠色熒光蛋白和天然的M-Ras和突變的組成型激活M-Ras，它們都帶有氨基端的Myc標(biāo)簽。R6X細(xì)胞在37℃,5%CO2，RPMI1640培養(yǎng)基中加2mm的l谷氨酸鹽，100單位/ml的青霉素，50ug/ml的鏈霉素，10%胎牛血清，2%的10倍的培養(yǎng)基，在WEHI-3B沒(méi)有的作為白介素3的來(lái)源。2.3甲醛交聯(lián)？？？

收集R6X細(xì)胞，用PBS洗，每5*106個(gè)細(xì)胞在1ml的PBS（含0.125-1.0%多聚甲醛質(zhì)量體積比）中孵育。甲醛交聯(lián)在37℃,5-60分鐘。反應(yīng)終止是加入起始濃度為1.25M的甘氨酸，抑制濃度為125mM，室溫，5分鐘。細(xì)胞收集，PBS洗兩次，在裂解緩沖液（50 mM Tris pH 7.5, 150 mM NaCl, 10% 甘油, 1% NP-40, 5 mM EDTA）中打散沉淀物，裂解液中加入蛋白酶抑制劑。細(xì)胞裂解物在14000rpm，15min成為細(xì)胞顆粒碎片。收集上清用BCA蛋白濃度測(cè)定試劑盒定量檢測(cè)蛋白質(zhì)量。

3.4 Western雜交和免疫沉淀反應(yīng)

蛋白在10% SDS-PAGE中被分離，并轉(zhuǎn)到硝酸纖維素膜上，膜在4℃，3%的BSA過(guò)夜封閉，室溫一抗孵育1小時(shí)，PBS中加入0.1%的吐溫洗滌四次，室溫二抗孵育1小時(shí)。在一輪洗滌后，條帶在化學(xué)發(fā)光劑和X射線膠卷或奧德賽紅外成像系統(tǒng)中被看到。免疫沉淀反應(yīng)，2mg抗Myc的抗體用鄰苯二甲酸二甲酯偶聯(lián)到1ml的蛋白G瓊脂糖珠子上，細(xì)胞裂解液用25-50ml蛋白G瓊脂糖珠預(yù)處理，4℃,10min，含有1mg的處理裂解液在25-50ul的含抗Myc的抗體瓊脂珠，4℃，2h。裂解液用buffer洗滌三次，結(jié)合材料再用1m甘氨酸（pH2.5）37℃,15min。用飽和Tris溶液再次洗滌。洗滌樣品中加入5倍的樣品buffer（2%SDS, 10%甘油, 40%mMTris pH 6.8, 715 mM b-巰基乙醇稀釋成1倍），65℃煮10民，以備SDS-PAGE。2.5 免疫親和層析

9多聚甲醛處理的細(xì)胞裂解液約需10R6X細(xì)胞，含有標(biāo)準(zhǔn)化保證豈有相同的蛋白數(shù)量。免疫親和層析實(shí)驗(yàn)中，0.864 cm Poly-Prep柱子中1ml抗Myc抗體的柱子。在純化之前，細(xì)胞裂解液用1ml的蛋白G瓊脂珠預(yù)處理，4℃,10min。預(yù)處理的裂解液加入免疫親和層析柱子中，4℃，2小時(shí)。柱子用10ml平衡buffer（20 mM Tris, pH 7.5, 100 mM NaCl, 0.1 mMEDTA）洗脫，第2次用10ml含1%吐溫20平衡buffer洗脫，第3次用10ml含500mM NaCl平衡buffer洗滌。結(jié)合材料用1m甘氨酸（pH2.5）37℃,15min。用飽和Tris溶液再次洗滌。把三次的純化也收集在一起，用Amicon Ultra-4 10 000 MWCO過(guò)濾器離心。在濃縮的樣品中加入5倍的上樣buffer，95℃煮20min。蛋白質(zhì)在10%SDS-PAGE中分離，用考馬斯亮藍(lán)染色法觀察。2.6多維液相層析/串聯(lián)式質(zhì)譜法分析

蛋白條帶從SDS-PAGE中切割下來(lái)，膠內(nèi)進(jìn)行胰蛋白酶化。按序蛋白酶化在37℃過(guò)夜。提取多肽，到新管中，加入10ul 5%的甲酸用多維液相層析/串聯(lián)式質(zhì)譜法分析。流入的液相色譜用最終高效液相色譜系統(tǒng)，流速為200nl/min用75 mm6150 mm RP毛細(xì)管柱，用水/CAN/甲酸為梯度。液相色譜流出液電噴入QSTAR quadrupole-TOF質(zhì)譜儀的樣品孔。收集串聯(lián)質(zhì)譜儀收據(jù)。串聯(lián)質(zhì)譜儀用MASCOT搜索引擎，收據(jù)分析和對(duì)比所有的哺乳動(dòng)物序列（Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫(kù)）。3 結(jié)果與分析 3.1 體內(nèi)M-Ras化學(xué)交聯(lián)

甲醛是一種可逆的有效地蛋白交聯(lián)試劑。據(jù)此，我們研究甲醛對(duì)Ras家族（小GTP酶M-Ras）化學(xué)交聯(lián)效果。M-Ras,好家族中其他成員像類似，以結(jié)合GDP或GTP決定分子的開(kāi)關(guān)。當(dāng)結(jié)合GTP時(shí)它可以綁定下游效應(yīng)物激活下游反應(yīng)。至今，M-Ras幾個(gè)候選效應(yīng)物已有酵母雙雜交證實(shí)，包括RPM, Nore1, AF-6, Rin1, RalGDS, Raf-1, and A-Raf。M-Ras具有很多調(diào)節(jié)物，有p21Ras蛋白特性，H-Ras，N-Ras，K-Ras。鳥嘌呤交換因子(GEFs)，促使GDP釋放，陰性調(diào)節(jié)劑包括GTP激活蛋白(GAPs)，是Ras與GTP結(jié)合，并增強(qiáng)GTP酶活性，導(dǎo)致失活狀態(tài)構(gòu)想變化。

已知的M-Ras的效應(yīng)物不能說(shuō)明其功能，體內(nèi)與其相互作用的物質(zhì)應(yīng)該解釋其細(xì)胞功能，包括，生長(zhǎng)，分化和瘤形成。本文的目的是尋求一種普遍的方法來(lái)鑒定蛋白質(zhì)的互作，方便我們的研究。通過(guò)甲醛處理，作者認(rèn)為可以交聯(lián)到帶有抗原決定簇標(biāo)簽的靶基因的互作蛋白。與靶基因互作的基因可以通過(guò)已知基因的抗體把互作基因共純化下來(lái)。純化的復(fù)合物通過(guò)SDS-PAGE純化出來(lái)，通過(guò)多維液相層析/串聯(lián)式質(zhì)譜法分析

R6X細(xì)胞表達(dá)帶有Myc標(biāo)簽的組成型激活M-Ras突變體，用某種濃度的多聚甲醛處理20min，包含M-Ras用Western分析（Myc抗體），M-Ras約在29kDa處，在1%多聚甲醛處理后其上方約50kDa處有兩條明顯的條帶。隨著多聚甲醛濃度從0.125%到1%增加，這兩條帶越來(lái)越明顯，表面M-Ras至少和兩條蛋白交聯(lián)，大小約20kDa。由于不溶性沉淀出現(xiàn)在細(xì)胞裂解物中，所以沒(méi)有測(cè)定更高濃度的多聚甲醛。除了上面的條帶外，約37kDa的條帶在Western（抗Myc的抗體）中一直被發(fā)現(xiàn)，為了選擇1%多聚甲醛的最適作用時(shí)間，做了一組選擇最適時(shí)間的試驗(yàn)。孵育時(shí)間在10,20min時(shí)M-Ras復(fù)合體的產(chǎn)量高。條帶彌散表明雜交時(shí)間太長(zhǎng)。因此過(guò)度的雜交，則會(huì)造成抗原決定簇位點(diǎn)的掩蓋，這是由于賴氨酸或其他由于甲醛作用的位點(diǎn)擴(kuò)大化。最后把1%多聚甲醛，20min固定作為體內(nèi)M-Ras交聯(lián)的最適條件。

Q71LWTR6X細(xì)胞中表達(dá)pMXpie空載體，M-Ras(突變)，M-Ras，通過(guò)交聯(lián)與非交聯(lián)用Western雜交觀察M-Ras表達(dá)量。多聚甲醛交聯(lián)后用紅外成像系統(tǒng)觀察到多余復(fù)合物的出現(xiàn)。這些復(fù)合物表達(dá)量較低，大小在65kDa到250kDa.只是在突變的表達(dá)載體中看到的，因?yàn)橥蛔兊妮d體處于激活狀態(tài)，其效應(yīng)物和負(fù)調(diào)控因子與其結(jié)合，增加了蛋白含量。3.2 免疫親和純化與M-Ras交聯(lián)的蛋白

Q71L為了鑒別與M-Ras(突變)結(jié)合的蛋白，需要純化出足夠的復(fù)合體以供質(zhì)譜分析。所以我們需要對(duì)地表達(dá)量的條帶進(jìn)行富集。起初，作者想用商業(yè)化的抗Myc的親和樹(shù)脂來(lái)小范圍的純化大量的SDS-PAGE中觀察到的條帶。雖然富集量很大，通過(guò)Western雜交顯示仍不夠。按比例增加反應(yīng)量，合并收集液，收益很小，且增加了非特異條帶。為此，作者采用免疫親和層析大范圍純化復(fù)合體。柱子上灌入親和樹(shù)脂，其共價(jià)結(jié)合抗Myc的抗體的蛋白G瓊脂糖珠。純化之前，細(xì)胞裂解液先于蛋白G瓊脂糖珠處理，然后，與親和樹(shù)脂孵育。經(jīng)過(guò)洗滌后，結(jié)婚有復(fù)合體的珠子用低pH的洗提也洗，然后立即從新洗滌以免蛋白質(zhì)被破壞。在進(jìn)行蛋白分離之前，甲醛交聯(lián)復(fù)合體先復(fù)興即從新解離。甲醛是與主鏈氨基上的賴氨酸殘疾反應(yīng)形成交聯(lián)，解交聯(lián)將會(huì)抑制，1)凝膠被溶解時(shí)，多肽鏈形成。胰蛋白酶消化位點(diǎn)丟失。2）殘留物中含有多個(gè)位點(diǎn)參與化學(xué)交聯(lián)3）來(lái)自不同蛋白的多肽用胰蛋白酶消化。幾種解交聯(lián)地方法，我們選擇了Hall et al，樣品在5*SDS-PAGE中煮沸20min，用Western雜交顯示煮沸法是否適用與解交聯(lián)，結(jié)果很成功。Myc變性或修飾的因素應(yīng)該被排除，因?yàn)镸-Ras條帶清晰可見(jiàn)。

3.3 質(zhì)譜分析共純化的蛋白

三次共純化的復(fù)合物收集一起，經(jīng)過(guò)解交聯(lián)反應(yīng)，再用SDS-PAGE分離。用考馬斯亮藍(lán)染色，與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組顯示有多條蛋白。從膠中切下16條帶，再用胰蛋白酶消化。抽提蛋白，用液體色譜法分離，流出液電噴入QSTAR quadrupole-TOF質(zhì)譜儀的樣品孔。串聯(lián)質(zhì)譜分析以此出現(xiàn)的多肽數(shù)據(jù)，分析顯示有19中蛋白，每種至少有五個(gè)特有的肽序列。最亮的那條帶為244分（基準(zhǔn)分為37）.

第二篇：本科畢業(yè)答辯演講稿(使用遺傳算法從蛋白質(zhì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)提取特征)

尊敬的各位老師：

大家上午好！

我叫XX，本次論文指導(dǎo)老師是XX老師，我選的畢業(yè)論文題目是《使用遺傳算法從蛋白質(zhì)質(zhì)譜數(shù)據(jù)提取特征，下面我先匯報(bào)一下自己選擇這篇論文的動(dòng)機(jī)以及基本寫作思路。

重所周知，蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的直接反映者，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)所反映出的特征進(jìn)行分析，能夠準(zhǔn)確地判斷出生物體的一些特征，如是否具有癌癥性狀。但是蛋白質(zhì)所反映出的信息成千上萬(wàn)，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之前，必須先知道哪個(gè)才是對(duì)我們做出判斷有決定性作用的，哪個(gè)是與我們所研究的方面無(wú)關(guān)的，這就是論文中提到的特征提取。例如，這次論文中所選取的例子，是121卵巢癌癥患者和95例對(duì)照的樣本收集，針對(duì)每個(gè)樣本有15000個(gè)質(zhì)譜數(shù)據(jù)，編寫程序的目的，就是通過(guò)遺傳算法，決定出哪20個(gè)質(zhì)譜數(shù)據(jù)能夠?qū)ε袛嗍欠袷前┌Y患者起決定性作用。

現(xiàn)在，我來(lái)陳述本篇論文的結(jié)構(gòu)，主要內(nèi)容分為三個(gè)部分：蛋白質(zhì)質(zhì)譜，遺傳算法，特征提取的程序?qū)崿F(xiàn)。

蛋白質(zhì)質(zhì)譜是蛋白質(zhì)分子經(jīng)過(guò)質(zhì)譜儀分析而得的數(shù)據(jù)。首先，被分析樣品的氣態(tài)蛋白質(zhì)分子，在高真空中受到高速電子流或其它能量形式的作用，失去外層電子生成分子離子，或進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂或重排，生成多種碎片離子。然后，將各種離子導(dǎo)入質(zhì)量分析器，利用離子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，使多種離子按不同質(zhì)荷比m/e的大小次序分開(kāi)，并對(duì)多種的離子流進(jìn)行控制、記錄，得到質(zhì)譜圖。最后，得到譜圖中的各種離子及其強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品成分及結(jié)構(gòu)的分析。

質(zhì)譜分析具有如下優(yōu)點(diǎn)：很高的靈敏度，能為亞微克級(jí)試樣提供信息，能最有效地與色譜聯(lián)用，適用于復(fù)雜體系中痕量物質(zhì)的鑒定或結(jié)構(gòu)測(cè)定，同時(shí)具有準(zhǔn)確性易操作性快速性及很好的普適性。正因?yàn)橘|(zhì)譜法有這些優(yōu)點(diǎn)，所以分子量測(cè)定、氨基酸鑒定、蛋白質(zhì)序列分析及立體化學(xué)分析等。

現(xiàn)在來(lái)看第二部分，遺傳算法。遺傳算法以達(dá)爾文的進(jìn)化論和Mendel的遺傳理論為基礎(chǔ)，將生物進(jìn)化過(guò)程中的適者生存法則和遺傳過(guò)程中的隨機(jī)配對(duì)交叉機(jī)制相結(jié)合，通過(guò)模擬生物進(jìn)化的過(guò)程和機(jī)制來(lái)搜索最優(yōu)解。從本質(zhì)上而言，遺傳算法是一種迭代算法，它通過(guò)逐次逼近來(lái)獲得問(wèn)題的近似最優(yōu)解。其主要特點(diǎn)是直接對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)象進(jìn)行操作，不存在求導(dǎo)和函數(shù)連續(xù)性的限定；具有內(nèi)在的隱并行性和更好的全局尋優(yōu)能力；采用概率化的尋優(yōu)方法，能自動(dòng)獲取和指導(dǎo)優(yōu)化的搜索空間，自適應(yīng)地調(diào)整搜索方向，不需要確定的規(guī)則。遺傳算法的這些性質(zhì)，已被人們廣泛地應(yīng)用于組合優(yōu)化、信號(hào)處理、自適應(yīng)控制和人工智能計(jì)算中。

在將數(shù)據(jù)載入算法之前,首先要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，成為可以被程序處理的數(shù)據(jù)，也就是二進(jìn)制串。應(yīng)遵循的準(zhǔn)則首先是完備性，也就是問(wèn)題空間中的所有點(diǎn)(候選解)都能作為GA

空間中的點(diǎn)(染色體)表現(xiàn)。第二是健全性，就是GA空間中的染色體能對(duì)應(yīng)所有問(wèn)題空間中的候選解。第三是非冗余性(nonredundancy)，就是染色體和候選解一一對(duì)應(yīng)。在遺傳算法程序之中，會(huì)包含一個(gè)用于創(chuàng)建初始群體的函數(shù)，這個(gè)函數(shù)會(huì)在編碼而成得可行解中隨機(jī)選擇成為第一代父本，進(jìn)行迭代。

把這些假設(shè)的可行解置于問(wèn)題的“環(huán)境”中，并按適者生存的原則，從中選擇出較適應(yīng)環(huán)境的“染色體”進(jìn)行復(fù)制，再通過(guò)交叉、變異過(guò)程產(chǎn)生更適應(yīng)環(huán)境的新一代“染色體”群，這個(gè)過(guò)程就稱為迭代。

適應(yīng)度，是表示某一個(gè)體對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，也表示該個(gè)體繁殖后代的能力。遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)也叫評(píng)價(jià)函數(shù)，是用來(lái)判斷群體中的個(gè)體的優(yōu)劣程度的指標(biāo)，它是根據(jù)所求問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)估的。適應(yīng)度函數(shù)是遺傳算法的核心，它決定了遺傳算法的進(jìn)化方向，也就是我們最后所得到的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，就是由適應(yīng)度函數(shù)來(lái)決定的。不同的程序是有不同的適應(yīng)度函數(shù)的。比如我的這次試驗(yàn)是要找出能夠?qū)ε袛嗍欠袷前┌Y起決定作用的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，那我的適應(yīng)度函數(shù)用了一個(gè)分類函數(shù)，按照質(zhì)譜數(shù)據(jù)對(duì)個(gè)體進(jìn)行分類，選出能夠使分類后兩組的真值分離最大化的作為特征質(zhì)譜。在程序中我用兩個(gè)語(yǔ)句把癌癥個(gè)體真值賦成１，健康個(gè)體的真值為２。

迭代的核心在于三個(gè)關(guān)鍵詞——復(fù)制、交叉、變異。遺傳算法的有效性主要來(lái)自復(fù)制和交叉操作，尤其是交叉在遺傳算法中起著核心的作用。復(fù)制操作有多種算法，最經(jīng)典的是輪盤賭算法，即將上一代種群中所有個(gè)體按適應(yīng)度值成比例的依次組成一個(gè)圓形的輪盤隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)輪盤，當(dāng)輪盤停下來(lái)時(shí)，指針?biāo)赶虻膫€(gè)體就是被選中的個(gè)體，由于適應(yīng)度值較高的個(gè)體所占的區(qū)域較大，被選中的概率也較高，保證了適應(yīng)度值較高的個(gè)體能在新的種群中產(chǎn)生較多的后代。

交叉算子有很多種，包括單點(diǎn)交叉、多點(diǎn)交叉、洗牌交叉等等。交叉操作分兩步實(shí)現(xiàn)。第一步是在群體中隨機(jī)抽取兩個(gè)個(gè)體，作為交叉操作的父?jìng)€(gè)體。第二步是隨機(jī)地選擇交叉點(diǎn)，對(duì)匹配的位串進(jìn)行交叉繁殖，產(chǎn)生一對(duì)新的位串。

由于種群的個(gè)體有限，經(jīng)過(guò)若干代交叉操作，源于一個(gè)較好的祖先的個(gè)體會(huì)逐漸充斥整個(gè)種群，使問(wèn)題過(guò)早收斂而得不到最優(yōu)解。為避免這種情況出現(xiàn)，就要效法自然界生物的變異，對(duì)個(gè)體進(jìn)行小概率的翻轉(zhuǎn)（替換）。變異是由變異算子完成的，反映到數(shù)據(jù)上就比如原來(lái)的數(shù)據(jù)是一串１，那么我把它的某位變成０，就完成了最簡(jiǎn)單的變異過(guò)程。

決定迭代進(jìn)行到什么程度的就是收斂條件。有很多種收斂條件，如時(shí)間限制，就是我進(jìn)行多少代之后就停止迭代。再比如精度限制，當(dāng)個(gè)體適應(yīng)度的方差或標(biāo)準(zhǔn)差低于一定的數(shù)值時(shí)停止迭代，或者適應(yīng)度限制，當(dāng)連續(xù)幾代最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度沒(méi)有明顯變化時(shí)終止算法。在本次實(shí)驗(yàn)中采取的是時(shí)間限制。

這是一張遺傳算法的圖解，它很直觀地表示出了遺傳算法的步驟。這里的初始條件就是收斂條件，我的論文里選的是時(shí)間收斂，設(shè)置迭代次數(shù)為50次，沒(méi)到次數(shù)就會(huì)一直迭代。然后是計(jì)算個(gè)體適應(yīng)值，這里用到適應(yīng)度函數(shù)。這是為下步的選擇做準(zhǔn)備的。然后用概率來(lái)選擇遺傳算子。比如變異的概率是百分之一，也就是500例個(gè)體中有5個(gè)變異的個(gè)體，則從適應(yīng)度高的個(gè)體中選出5個(gè)，對(duì)它運(yùn)用變異算子。其他個(gè)體進(jìn)行交叉或者直接復(fù)制到下一代。然后再回到第二步進(jìn)行收斂檢驗(yàn)。

最后一部分主要內(nèi)容就是程序設(shè)計(jì)了。由于ppt篇幅的關(guān)系我沒(méi)有把所有程序都列舉出來(lái)。程序一共分為6個(gè)部分，數(shù)據(jù)加載到matlab，創(chuàng)建初始種群，創(chuàng)建適應(yīng)度函數(shù)，創(chuàng)建選擇結(jié)構(gòu)，調(diào)用遺傳算法，顯示被選擇特征。我選擇了數(shù)據(jù)加載和調(diào)用遺傳算法兩部分解釋一下。

Load語(yǔ)句將數(shù)據(jù)加載至matlab，whos是顯示出數(shù)據(jù)名和類型。從輸出可以看出，一共有216組數(shù)據(jù)，每組有15000個(gè)質(zhì)譜數(shù)據(jù)。

下面看看主程序的調(diào)用。Rand是隨機(jī)產(chǎn)生均勻分布的隨機(jī)數(shù)，randn是隨機(jī)產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)，這兩個(gè)隨機(jī)數(shù)是在調(diào)用ｇａ之前必須設(shè)置的。

設(shè)置所需的特征數(shù)目。

設(shè)置適應(yīng)度函數(shù)以便下步調(diào)用。而之前已經(jīng)編寫好了適應(yīng)度函數(shù)biografit。

ｇａ函數(shù)的參數(shù)有三個(gè)，分別是適應(yīng)度、特征數(shù)目和選擇結(jié)構(gòu)。這個(gè)選擇結(jié)構(gòu)中包含了設(shè)置好的初始群體創(chuàng)建函數(shù)，迭代次數(shù)，每代得人口增加數(shù)等。

ｇａ的返回值是一個(gè)下標(biāo)ｆｅａｔ，然后把對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)存入Significant_Masses。ｃｌａｓｓｉｆｙ函數(shù)的功能是按照程序選出的特征，來(lái)對(duì)每個(gè)體進(jìn)行判斷到底是不是癌癥，再與真值ｉｄ對(duì)比，得出評(píng)價(jià)，存入ｃｐ，cp.CorrectRate是評(píng)價(jià)當(dāng)中的正確率。

這個(gè)是我們的仿真結(jié)果圖。橫軸是ｍｚ值，縱軸是相對(duì)離子強(qiáng)度。紅色的豎線所標(biāo)的就是重要質(zhì)譜。很容易可以看出，所選出的質(zhì)譜數(shù)據(jù)集中在８０００ｄ附近。仿真和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果具有有效性。

第三篇：湍流色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)自動(dòng)測(cè)定人體頭發(fā)和尿液中全氟化合物

湍流色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)自動(dòng)測(cè)定人體頭發(fā)和尿

液中全氟化合物

摘要 全氟化合物（PFCs)在人體和動(dòng)物體中是普遍存在的。PFCs由于對(duì)蛋白質(zhì)具有親和力因而具有生物富集性。研究已經(jīng)證實(shí)全氟化合物有多種毒理效應(yīng)，并且對(duì)人體的健康會(huì)產(chǎn)生危害，對(duì)其在人體內(nèi)的生物積累的評(píng)估的靈敏和健全的分析方法顯得十分重要。在這篇文章中，我們報(bào)告了一種研究非入侵性的人體頭發(fā)和尿液中PFCs的分析方法的發(fā)展，并且驗(yàn)證了該方法的可行性。這種方法是基于對(duì)21種PFCs的分析所使用的快速且簡(jiǎn)單樣品預(yù)處理的在線湍流色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用（TFC-LC-MS-MS）技術(shù)之上的。這種方法也經(jīng)過(guò)了基質(zhì)的驗(yàn)證。大多數(shù)化合物在基質(zhì)中的百分回收率在60到105之間。尿液和頭發(fā)中PFCs的定量范圍分別為0.1至9ng mL-1和0.04至13.4 ng mL-1。這種方法的良好的性能是通過(guò)對(duì)生活在西班牙巴塞羅那的不同的捐贈(zèng)者的24份頭發(fā)樣品和30份尿液樣品中特定的全氟化合物的測(cè)定得到驗(yàn)證的。結(jié)果表明這些所測(cè)的化合物在這些樣品中都有生物累積性。全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）在頭發(fā)中最先被檢測(cè)到，PFBA在尿液中最先被檢測(cè)到。關(guān)鍵詞：全氟化合物 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用 湍流色譜 頭發(fā) 尿液 前言

全氟化合物（PFCs）是指一類廣泛的綜合的化合物，它十分不易化學(xué)、高溫或者生物降解。它因?yàn)楠?dú)特的性質(zhì)而被當(dāng)作用于生產(chǎn)疏水和疏油性產(chǎn)品的材料。全氟化合物應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，包括紡織業(yè)、食品產(chǎn)業(yè)的包裝、廚房用具、消防滅火的泡沫、地板油、殺蟲劑、化妝品、膠黏劑和藥物合成等等。

當(dāng)這些化合物的一部分被發(fā)現(xiàn)在野生動(dòng)物和世界各地的人類體中發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，它們的穩(wěn)定性和生物積累的特性引起了關(guān)注，它們的很長(zhǎng)的排除半衰期增加了這些關(guān)注。辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）的相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)幾乎停止生產(chǎn)并且它們的使用在全世界范圍都被控制。但是，新的一些全氟化合物又開(kāi)始取代PFOS和PFOA，而且這些新的全氟化合物的影響和環(huán)境歸宿還不清楚。

全氟化合物具有生物富集性是因?yàn)樗鼈儗?duì)蛋白質(zhì)具有親和力。調(diào)查表明它們能夠分解甲狀腺激素、蛋白質(zhì)、高密集型的膽固醇和三酸甘油酯。它們參與肝中毒過(guò)程、免疫毒性和荷爾蒙分泌已經(jīng)得到證實(shí)，同樣有生殖毒性，而且在哺乳動(dòng)物的初期發(fā)育階段暴露在全氟化合物中會(huì)引起畸形。在UCLA的公共衛(wèi)生學(xué)院的一篇最近發(fā)布的文章中表明，全氟化合物能引起女性的不孕不育。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)那些血液中含有高濃度全氟化合物的女性比那些血液中全氟化合物濃度低的女性遲懷孕。此外，研究還表明，在懷孕期間可以通過(guò)臍帶血液轉(zhuǎn)移或者在第一個(gè)月母乳喂養(yǎng)的時(shí)候發(fā)生轉(zhuǎn)移。

由于這些原因，在最近幾年一些研究就旨在評(píng)價(jià)人體對(duì)全氟化合物的接觸。主要的接觸途徑為喝水，吃魚和粉塵的吸入。人體的生物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)估人體暴露在全氟化合物下產(chǎn)生對(duì)健康的危害十分重要。主要通過(guò)對(duì)測(cè)定血清和母乳進(jìn)行分析來(lái)評(píng)估暴露程度，但是全氟化合物在人體中分布尚不清楚。此外，還缺少人體其他一些基質(zhì)中全氟化合物的信息，例如頭發(fā)和尿液。此外，由于嬰兒對(duì)全氟化合物十分敏感，分析嬰兒體中全氟化合物的生物富集度的分析方法迫切需要發(fā)展。

現(xiàn)今，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用，使用三重四級(jí)桿和離子阱，是分析全氟化合物的首選的技術(shù)。這些方法大多數(shù)要求樣品進(jìn)入C18分析柱前進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行固相萃取進(jìn)行離線提純，一些有限數(shù)量的研究也使用在線固相萃取。湍流色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用是一種能消除耗時(shí)的樣品清理，具有高分辨率提高了效率的技術(shù)。湍流色譜技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代末，它是一種直接往填滿50μm球形的帶孔顆粒的色譜柱中注入生物體液的技術(shù)?，F(xiàn)如今，TFC可被用作一種高通量樣品處理技術(shù)，這種技術(shù)利用了內(nèi)直徑為0.5至1.0mm且填滿了直徑為30至60μm的微粒的高流速。小分子比大分子擴(kuò)散的更廣泛（如蛋白質(zhì)、油脂、糖類），且能被打入吸附劑的空隙中。由于高流速，大分子和基質(zhì)成分被沖進(jìn)廢液，沒(méi)有機(jī)會(huì)擴(kuò)散到微?？字?。微?？字械拇治鑫飶腡FC柱中解析出來(lái)并且洗脫進(jìn)分析柱，再進(jìn)行進(jìn)一步的分離和檢測(cè)。

在這篇論文中，我們重點(diǎn)關(guān)注人體非入侵性基質(zhì)頭發(fā)和尿液中全氟化合物的發(fā)展和分析。主要的工作目標(biāo)如下：

1.發(fā)展并且證實(shí)一種基于為分析人頭發(fā)中21種全氟化合物和尿液中18種全氟化合物所使用的湍流色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)更靈敏和穩(wěn)定的分析方法。2.評(píng)估選定的24份人頭發(fā)樣品和30種尿液樣品中全氟化合物含量。

據(jù)我們所知，這是基于湍流色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)基礎(chǔ)上分析頭發(fā)和尿液中全氟化合物的第一種方法。這也是第一份關(guān)于人體尿液中全氟化合物含量和可能在人頭發(fā)中生物富集的全氟化合物的報(bào)告。

第四篇：AB SCIEX與Indigo聯(lián)手加快下一代質(zhì)譜技術(shù)在臨床研究,法醫(yī)學(xué)和臨床試驗(yàn)方面的應(yīng)用

AB SCIEX與Indigo聯(lián)手加快下一代質(zhì)譜技術(shù)在臨床研究，法醫(yī)學(xué)和臨床試驗(yàn)方面的應(yīng)用

自動(dòng)數(shù)據(jù)分析可以簡(jiǎn)化LC/MS/MS作業(yè)流程

LC/MS/MS作業(yè)流程 只為研究所用，并不能應(yīng)用于診斷程序

弗雷明漢市，美國(guó)馬薩諸塞州以及印第安納波利斯市，印第安納州 —2012年1月16日，AB SCIEX和Indigo BioSystems聯(lián)合宣布了一項(xiàng)質(zhì)譜解決方案的協(xié)議，解決方案簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)審查，以便保證臨床研究、法醫(yī)毒理學(xué)，新藥物的臨床前和臨床試驗(yàn)中高質(zhì)量的檢測(cè)結(jié)果。這些聯(lián)合解決方案將有望簡(jiǎn)化和加速新一代質(zhì)譜科技的應(yīng)用。這周在美國(guó)圣迭哥市的臨床實(shí)驗(yàn)室質(zhì)譜應(yīng)用(MSACL)會(huì)議上，AB SCIEX和Indigo BioSystems公司的展臺(tái)將展出最新的質(zhì)譜技術(shù)。

根據(jù)協(xié)議，AB SCIEX力圖將其質(zhì)譜平臺(tái)與擁有最新算法的Indigo BioSystems專業(yè)系統(tǒng)軟件ASCENT 相結(jié)合，從而使得實(shí)驗(yàn)室分析專家們更容易地操作質(zhì)譜儀。ASCENT 將在AB SCIEX質(zhì)譜系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)審查，以便保證在一次性地工作流程中鑒定，量化和確定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

關(guān)于AB SCIEX

AB SCIEX有助于改善我們生活的世界，使科學(xué)家和實(shí)驗(yàn)室分析，以推動(dòng)在各自領(lǐng)域的限制，并解決他們面對(duì)復(fù)雜的分析挑戰(zhàn)。該公司的全球領(lǐng)導(dǎo)和世界一流的服務(wù)和支持的大規(guī)模質(zhì)譜行業(yè)已取得值得信賴的合作伙伴成千上萬(wàn)的科學(xué)家和實(shí)驗(yàn)室分析師全球誰(shuí)是基礎(chǔ)研究，藥物發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，食品和環(huán)境測(cè)試，取證和集中臨床研究。隨著20多年行之有效的創(chuàng)新，AB SCIEX公司擅長(zhǎng)聽(tīng)取和了解其客戶不斷發(fā)展的需要開(kāi)發(fā)可靠，靈敏，直觀的解決方案，繼續(xù)重新定義什么是在常規(guī)和復(fù)雜的分析實(shí)現(xiàn)。