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PEAKS Studio 11--兼容DDA和DIA的蛋白质组完整解决方案
蛋白质组学主要研究特定类型的细胞、组织或生命体在特定生物条件下在特定时间内表达的蛋白质的状态与变化。鸟枪法(或bottom-up)蛋白质组学是最常用的基于质谱的方法，即通过将蛋白质酶解成多肽然后采用质谱分析来研究蛋白质。PEAKS Studio是用于发现蛋白质组学研究的质谱数据一站式软件平台。能够完整地进行从质谱原始数据转化到蛋白鉴定及定量，翻译后修饰及序列突变，最终进行结果验证、可视化以及报告的分析流程。在该软件平台中，用户可以从全局到细节，全面了解样品中蛋白质组的所有信息。
软件功能特点
多肽/蛋白鉴定
- PEAKS从头测序（de novo）是行业金标准
- 通过全新的深度学习技术优化了数据库搜索，大大提高了鉴定的深度和效率
- DIA工作流（Spectral Library Search＋direct DB＋de novo)
通过谱图、保留时间和CCS值预测的深度学习算法，强化了DIA的数据分析
- PEAKS PTM可一次分析313种天然翻译后修饰
- 序列变异和突变分析
- 新功能：基于DeepNovo的多肽组工作流：整合de novo和同源搜索并提供了全局的FDR质控的方法，提升了多肽组的分析
- 新功能：PEAKS Glycan可选模块用于糖蛋白组的高灵敏度和准确度的分析
卓越的非标记和标记定量
- 非标签和标签定量：TMT (MS2, MS3) / iTRAQ，SILAC, 18D标记，ICAT，以及用户自定义的定量方法等
- 定量结果可视化：热图，火山图、相关性分析，提取离子色谱图等
用户易于使用的可视化和交互界面
- 易于使用的图形用户界面(GUI)可以查看和展示数据的细节信息，方便用户过滤和验证结果。
- 谱图库查看器使用户可以在使用前评估质量和验证库。
- 以可视化的方式展示统计计算，以评估原始数据和/或结果的质量。
- LC-MS/MS热图提供多肽特征的完整可视化，有鉴定信息的MS/MS谱图所处的位置，并与之相关的质荷比(m/z)，保留时间(RT)，补偿电压(CV)，离子淌度(1/k0)和信号强度
仪器中立并且为最新的质谱技术适配最优算法
- 新增：支持ZenoTOF
- 支持离子淌度蛋白质组学数据（timsTOF Pro，FAIMS等）
- 算法针对每款仪器和碎片类型进行适配优化，以确保最佳的精度和灵敏度。
- 全面支持DDA和DIA数据的定性和定量分析
软件概览
算法
PEAKS 11使用最新的PEAKS算法进行所有分析，包括数据优化、定性和定量。用户在PEAKS Studio 11中可以选择使用深度学习增强的定性工作流进行DDA分析，将鉴定率提高10%以上。
Feature-based 定性工作流提高了灵敏度，并最大化实现多肽的定性
Feature-based 定性工作流提高了灵敏度，并最大化实现多肽的定性
- 专为DDA设计，提高了数据分析的重现性
- 整合了数据库搜索和从头测序，实现深度蛋白质组学
- 在PEAKS DDA的启用深度学习增强功能，使多肽的鉴定达到最大化
整合直接序列数据库搜索的Stream-lined DIA工作流
DIA 分析在近年越来越流行。在过去，DIA方法依赖于从DDA生成谱图库来对多肽进行定性和定量。PEAKS 11提供了一个独特的DIA工作流程，通过集成三种方法，最大限度地实现多肽定：谱图库搜索（SL search），直接数据库搜索（direct DB）和从头测序(de novo sequence）。
- SL search是针对于预定义的谱图库进行的。不包含在谱图库中的多肽可以用direct DB的方法直接对蛋白的序列数据库继续搜索
- DIA数据可以直接对蛋白序列数据库进行搜索。优化的机器学习算法可以提高多肽鉴定的灵敏度与准确度
- 在序列数据库中未得到好的多肽匹配的谱图，可以进行从头测序
- 无论是来自于谱图库搜索还是直接序列数据库搜索的多肽鉴定结果，都可以进入到下一步的定量分析
注意：在PEAKS中，以上三种方法：PEAKS SL search，Direct DB search 和从头测序都是可选的，并且可以按顺序组合或者单独执行分析，对于用户不同的分析目的，工作流的定义更为灵活。
PEAKS DeepNovo 多肽组工作流：为免疫多肽设计的优化解决方案
这个新开发的解决方案是一个专门的多肽组学数据工作流，结合了数据库搜索、从头测序和多肽突变的鉴定。
定量分析中ID- Transfer结合第四维度离子淌度实现缺失值的最小化，提高准确度
PEAKS Glycan 糖分析模块：确定糖基化位点和糖结构信息
PEAKS Glycan糖分析模块可以分析复杂的糖蛋白质组学数据，并为用户提供高灵敏度和可靠性的结果，帮助用户更深入的了解样品中糖蛋白质组的信息。
- 可以通过PEAKS Glycan全面了解糖基化和糖蛋白
- 对糖蛋白组深度表征Glycan Profile
- 创新型的糖和糖肽的鉴定算法
软件结果视图总览
Feature View
从data refinement到定性、定量，PEAKS 11是基于多肽特征峰进行分析的。多肽特征包括一系列对应的m/z值、保留时间范围和不同的同位素峰形成的信号强度，以及离子淌度维度的信息。
在PEAKS定性结果中，用户可以查看“Feature” 表，在Feature Table中，可视化、图表化地展示原始数据中每一个多肽特征峰的所有细节信息。在Peptide Feature 表中，用户可以非常方便地通过PEAKS总结的来自LC-MS或者LC- IMS/MS了解多肽特征峰的细节，包括其关联的来自数据库搜索、或者从头测序的结果。每一个feature都可以链接到它们相关的蛋白视图、质谱谱图视图以及LC-MS或者LC-IMS/MS视图，以便用户进一步检查结果的可靠性。
在PEAKS定性结果中，用户可以查看“Feature” 表，在Feature Table中，可视化、图表化地展示原始数据中每一个多肽特征峰的所有细节信息。在Peptide Feature 表中，用户可以非常方便地通过PEAKS总结的来自LC-MS或者LC- IMS/MS了解多肽特征峰的细节，包括其关联的来自数据库搜索、或者从头测序的结果。每一个feature都可以链接到它们相关的蛋白视图、质谱谱图视图以及LC-MS或者LC-IMS/MS视图，以便用户进一步检查结果的可靠性。
Thermo FAIMS DDA 数据的PEAKS DB 结果中的Feature视图
Protein View
蛋白质视图（Protein View）在DDA和DIA工作流程中展示了复杂生物样品的蛋白谱。对于每个蛋白质，Coverage视图显示了一个包含谱图注释信息的肽图，用于结果的验证。使用PEAKS传统的从头测序辅助数据库搜索的方法，用户可以轻松地在蓝条状图中查看与参考序列数据库匹配一致的多肽序列，而灰色的条状图表示de novo only与参考序列库部分匹配的序列标签。
Thermo DIA 数据的PEAKS DB 结果中的Protein视图The Peptide View
多肽视图提供了多肽鉴定结果的列表，并且包含了MS1的丰度信息，对每一个修饰肽段，修饰位点的置信度信息（ Ascore）也会显示在这里。
Bruker timsTOF diaPASEF 数据的PEAKS DirectDB结果中的Peptide视图
The Quantification View
PEAKS Studio 中的定量模块PEAKS Q，直接在定性工作流后加入定量分析步骤即可获得在同一组样品中，蛋白质丰度的相对变化。
通过统计分析工具(fold change >2, FDR <0.01)鉴定两组间表达具有显著差异蛋白，并以热图形式显示
Reference
- Tran NH, Qiao R, Xin L, Chen X, Liu C, Zhang X, Shan B, Ghodsi A, Li M. Deep learning enables de novo peptide sequencing from data-independent-acquisition mass spectrometry. Nature Methods. 16(1), 63-66. 20/12/2018.
- Tran NH, Zhang X, Xin L, Shan B, Li M. De novo peptide sequencing by deep learning. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114(29). 18/7/2017.
- Tran NH, Rahman MZ, He L, Xin L, Shan B, Li M. Complete De Novo Assembly of Monoclonal Antibody Sequences Scientific Reports. 6(31730). 26/08/2016.
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