蛋白质研究是分析化学中最具挑战性的课题之一。最初的蛋白质研究集中于开发能够分离和鉴定蛋白质主要序列(或部分)的技术。Edman降解肽是一种革命性的方法来识别肽的主要氨基酸序列。此外，蛋白质的整个序列可以通过结合不同的酶消化蛋白质，肽的分馏高效液相色谱法（HPLC），然后是Edman劣化。在20世纪90年代，由于操作的易于操作和达到结果，通过质谱法取代Edman降解的蛋白质鉴定。还可以实现对样品中蛋白质收集的研究。多年来，更多技术是用于蛋白质研究的技术，这是一个如此受欢迎的区域，即“蛋白质组学”术语被指定为它。蛋白质组学用于定义蛋白质组的大规模研究，但现在是指大规模蛋白质研究的小规模。
自底向上和自顶向下是两种基于生物量光谱分析蛋白质组学的方法。自底向上(Bottom-up)又称散弹枪(shotgun)，是蛋白质组学研究中广泛使用的质谱技术，是一种将大的蛋白质片段消化/酶解成小肽进行分析的传统方法。自上而下可以直接测序完整的蛋白质，包括翻译后修饰的蛋白质和其他大片段蛋白质，而不仅仅是肽。
自底向上的蛋白质组学
基本的过程是，无论分离与否，蛋白质混合物被消化成肽混合物。多肽混合物经色谱和电离后，通过串联质谱生成多肽片段指纹图谱，用于多肽鉴定。最后，从鉴定出的多肽中推断出可能的蛋白。该方法可以在短时间内获得大量的识别结果。
在计算步骤中，现有的解析地图方法包括序列库搜索法、最常用的地图库搜索法、从头排序法和结合容错搜索的从头排序法。一些经典的图书馆搜索软件已经被广泛使用，包括MASCOT、SEQUEST、X!串联式等等。
以霰弹枪技术路线为例，序列库搜索方法的基本过程如下：
a.将数据库中的候选蛋白序列理论上切割成肽段，并模拟理论上切割后肽段的片段图。
湾基于地图的相似性匹配和得分实验地图。通过特异性肽质量控制方法获得高度可靠的肽鉴定结果。
C。基于蛋白质与蛋白质的氨基酸序列之间的对应关系来衍生蛋白质。
目前，自下而上的策略是最成熟并且广泛用于识别蛋白质，表征翻译后修改，并执行相对和绝对量化。然而，与此同时，该策略的内部缺陷限制了其潜在应用。
虽然已经开发了许多蛋白质分离技术，但大多数人没有能够从复杂的混合物中单蛋白质。已经开发了一种自上而下的蛋白质组学策略，以在混合物中表征多种完整蛋白质。在自上而下的蛋白质组学中，完整的蛋白质首先通过反相液相色谱法与复杂的生物样品分离，然后通过电喷雾电离（ESI）或基质辅助激光解吸/电离（MALDI）技术直接电离。产生的离子通过碰撞诱导的解离（CID），高能量碰撞诱导的解离（HCD），电子捕获解离（ECD）或电子转移解离（ETD）进行碎片化，并在串联质谱中分析。该方法对蛋白质鉴定，分析，序列分析和翻译后修饰表征有前途。
图1所示。自下而上和自上而下蛋白质组学的工作流程(Ashley等, 2016)。
自上而下和自下而上的策略都具有它们的优缺点。考虑到两种策略提供的信息的互补性，逐渐衍生出“下下”蛋白质组学策略，其中大蛋白质受到酶如LysC的有限蛋白水解，在5-20kDa范围内生产产物。然后使用自上而下的方法测序这些肽，其具有高序列覆盖的优点和PTM信息的保留。根据设备和特定的分析要求选择适当的蛋白质研究策略非常重要。
参考文献
1.周H，Ning Z，E. Starr A，等．自上而下蛋白质组学的进步。分析化学， 2012, 84(2): 720-734。
2.Fornelli L, Toby T K, Schachner L F，等．自上而下的蛋白质组学:我们在哪里，我们要去哪里?蛋白质组学杂志》， 2018, 175: 3。
3.张燕，方斯洛，山斌，等．霰弹枪/自下而上蛋白质组学的蛋白质分析。化学点评，2013,113（4）：2343-2394。
4. DI MEO A，Pasic M D，Yousef G M.蛋白质组学和肽组学：致泌乳恶性肿瘤的精密药物。Oncotarget，2016,7（32）：52460。