ペプチド識別のためのタンデム質量スペクトルライブラリの構築と検索

スペクトルライブラリ検索は、タンデム質量スペクトルからのペプチド同定における新たなアプローチであり、プロテオームデータ分析の重要なステップです。概念的には、このアプローチの前提は、いくつかの固定条件下でのペプチドのタンデムMS断片化パターンが、そのペプチドの再現可能な指紋であるため、同じ条件で取得された未知のスペクトルがスペクトルマッチングによって識別できるようにすることです。実際には、スペクトルライブラリは、通常、複雑な混合物のショットガンプロテオミクス実験から得られた、以前に観察および識別されたタンデムMSスペクトルの大規模なコレクションから最初に細心の注意を払ってまとめられています。次に、最近開発されたスペクトル検索エンジンを使用したスペクトルマッチングによってクエリスペクトルが識別されます。このレビューでは、このアプローチの2つの柱の基本原則、つまりスペクトルライブラリ構造とスペクトルライブラリ検索について説明します。これら2つのタスクで利用可能なソフトウェアツールの概要と、基礎となるアルゴリズムの高レベルの説明が示されます。最後に、簡単なスペクトルマッチング以外の方法でペプチド識別にスペクトルライブラリを利用するいくつかの新しい方法についても説明します。

Spectral library searching is an emerging approach in peptide identifications from tandem mass spectra, a critical step in proteomic data analysis. Conceptually, the premise of this approach is that the tandem MS fragmentation pattern of a peptide under some fixed conditions is a reproducible fingerprint of that peptide, such that unknown spectra acquired under the same conditions can be identified by spectral matching. In actual practice, a spectral library is first meticulously compiled from a large collection of previously observed and identified tandem MS spectra, usually obtained from shotgun proteomics experiments of complex mixtures. Then, a query spectrum is then identified by spectral matching using recently developed spectral search engines. This review discusses the basic principles of the two pillars of this approach: spectral library construction, and spectral library searching. An overview of the software tools available for these two tasks, as well as a high-level description of the underlying algorithms, will be given. Finally, several new methods that utilize spectral libraries for peptide identification in ways other than straightforward spectral matching will also be described.