如何使用Deconvolution算法分析CD譜圖檢測(cè)技術(shù)服務(wù)詳情介紹

圓二色譜（Circular Dichroism, CD）是研究dànbáizhì二級(jí)結(jié)構(gòu)的重要手段。然而，CD譜圖本質(zhì)上是多個(gè)結(jié)構(gòu)成分（如α-螺旋、β-折疊、無(wú)規(guī)卷曲）疊加后的結(jié)果，無(wú)法直接揭示各組分的比例。此時(shí)，Deconvolution（去卷積）算法成為了關(guān)鍵的解析工具。本文將系統(tǒng)介紹該算法在CD譜圖分析中的原理、流程及注意事項(xiàng)。

一、CD譜圖中的數(shù)據(jù)解讀挑戰(zhàn)

CD譜記錄的是手性分子對(duì)左右旋圓偏振光吸收差異的信號(hào)，對(duì)于dànbáizhì結(jié)構(gòu)分析而言，其190–260 nm區(qū)域的光譜形狀反映了α-螺旋、β-折疊等二級(jí)結(jié)構(gòu)的相對(duì)比例。然而，由于這些結(jié)構(gòu)單元在光譜上的信號(hào)存在顯著重疊，直接從原始譜圖中判讀結(jié)構(gòu)信息幾乎不可能。因此，研究人員需借助數(shù)學(xué)建模方法——特別是Deconvolution算法——將復(fù)合光譜拆解為各個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu)的獨(dú)立貢獻(xiàn)，獲得更定量、更客觀的結(jié)構(gòu)比例估計(jì)。

二、什么是Deconvolution算法？

Deconvolution在CD分析中是一種反卷積建模方法，其基本思想是將樣本CD光譜表示為已知參考光譜的加權(quán)線性組合。這些參考光譜來(lái)自一組結(jié)構(gòu)已知的標(biāo)準(zhǔn)dànbáizhì數(shù)據(jù)庫(kù)。

※ 算法的數(shù)學(xué)本質(zhì)可表達(dá)為以下形式：

樣本CD信號(hào) = 各種參考結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)譜圖 × 對(duì)應(yīng)比例系數(shù) + 殘差項(xiàng)

更具體地說(shuō)：

S(λ) ≈ c?·R?(λ) + c?·R?(λ) + ... + c?·R?(λ) + ε(λ)

其中：

• S(λ) 表示樣本在波長(zhǎng) λ 處的CD譜信號(hào)

• R?(λ), R?(λ), ..., R?(λ) 是已知參考譜圖（不同結(jié)構(gòu)單元）

• c?, c?, ..., c? 是各結(jié)構(gòu)的比例系數(shù)（需要解出）

• ε(λ) 是擬合殘差

通過(guò)zuì小化殘差，即可估算dànbáizhì中不同結(jié)構(gòu)元素的比例。

三、主流的Deconvolution算法類(lèi)型

不同的算法使用不同的數(shù)學(xué)策略和參考數(shù)據(jù)庫(kù)，常見(jiàn)類(lèi)型包括：

1、Singular Value Decomposition (SVD)

通過(guò)奇異值分解提取主要成分譜圖，降噪效果良好，但對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)依賴性較強(qiáng)。

2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

利用深度學(xué)習(xí)模型擬合譜圖與結(jié)構(gòu)比例的復(fù)雜關(guān)系，適合大規(guī)模樣本分析。

3、zuì小二乘擬合法（Least Squares Fitting）

通過(guò)zuì小化觀測(cè)譜圖與擬合譜圖的差異來(lái)確定結(jié)構(gòu)比例，簡(jiǎn)潔、直觀，是應(yīng)用zuì廣的算法之一。

4、zuì大熵法或貝葉斯模型

引入先驗(yàn)知識(shí)，適合處理低信噪比數(shù)據(jù)，有助于提升結(jié)構(gòu)估計(jì)的穩(wěn)健性。

四、標(biāo)準(zhǔn)分析流程

為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，建議遵循如下流程：

Step 1：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與預(yù)處理

• 建議選取190–250 nm波段

• 去除緩沖液背景，進(jìn)行噪聲平滑（如Savitzky-Golay濾波）

• 將信號(hào)單位標(biāo)準(zhǔn)化為摩爾橢圓率（[θ]）

Step 2：選擇合適的參考數(shù)據(jù)庫(kù)

參考譜圖應(yīng)涵蓋α-螺旋、β-折疊、無(wú)規(guī)卷曲等典型結(jié)構(gòu)，且數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白種類(lèi)應(yīng)具有代表性。

Step 3：算法擬合

輸入標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)與目標(biāo)CD譜圖，運(yùn)行所選Deconvolution算法，擬合出結(jié)構(gòu)比例，并輸出擬合優(yōu)度指標(biāo)。

Step 4：結(jié)果解讀與驗(yàn)證

必要時(shí)結(jié)合質(zhì)譜、DSC、NMR等手段進(jìn)行多維驗(yàn)證，判斷Deconvolution結(jié)果是否可信。

五、使用時(shí)的關(guān)鍵注意事項(xiàng)

• 輸入譜圖質(zhì)量決定上限：建議使用高靈敏度儀器獲取高S/N比數(shù)據(jù)

• 參考庫(kù)匹配性非常關(guān)鍵：數(shù)據(jù)庫(kù)中蛋白與目標(biāo)樣本的結(jié)構(gòu)相似性會(huì)顯著影響擬合準(zhǔn)確度

• 防止過(guò)擬合：使用參考結(jié)構(gòu)數(shù)目應(yīng)適度，避免非生物學(xué)意義的擬合結(jié)果

Deconvolution算法是解讀CD譜圖中隱藏結(jié)構(gòu)信息的關(guān)鍵工具。它將原本疊加的信號(hào)分離、量化，助力研究者深入理解dànbáizhì的構(gòu)象特征和穩(wěn)定性。通過(guò)科學(xué)的算法選型與參考數(shù)據(jù)庫(kù)選擇，研究者可以從“曲線"中讀懂結(jié)構(gòu)。如果您正在開(kāi)展蛋白結(jié)構(gòu)研究，歡迎咨詢百泰派克生物科技。我們將以zhuānyè的儀器平臺(tái)與算法能力，為您提供可靠的CD結(jié)構(gòu)解析支持。

百泰派克生物科技特色項(xiàng)目

一、蛋白測(cè)序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos質(zhì)譜儀及島津公司埃德曼降解測(cè)序系統(tǒng)對(duì)dànbáizhì序列進(jìn)行分析，提供基于質(zhì)譜的蛋白測(cè)序分析服務(wù)，包括對(duì)dànbáizhì的氨基酸組成分析，Nduāncèxù，Cduāncèxù和全序列分析，以及基于埃德曼降解的dànbáizhìN端序列分析服務(wù)。對(duì)于未知理論序列的dànbáizhì，提供基于從頭測(cè)序法的dànbáizhì從頭測(cè)序服務(wù)，對(duì)蛋白序列進(jìn)行分析。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1.采用目前世界上優(yōu)良的質(zhì)譜儀器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)定靶蛋白序列 100% 的覆蓋;

3.可測(cè)定蛋白N端多達(dá) 70個(gè)氨基酸序列;

4.可測(cè)定多種形式的樣品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白條帶;

5.樣品用量低: 蛋白樣品僅需 5-10ug，即可完成檢測(cè);

6.測(cè)序不受N端封閉，PEC和和糖基化等N端修飾的影響。

二、dànbáizhì組學(xué)

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos質(zhì)譜平臺(tái)結(jié)合Nano-LC，提供定量dànbáizhì組學(xué)、靶向dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué)、翻譯后修飾蛋白組學(xué)等多種dànbáizhì組學(xué)分析服務(wù)。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4Ddànbáizhì組學(xué)服務(wù)，助力微量樣本蛋白組學(xué)、大樣本群醫(yī)學(xué)及高通量修飾組學(xué)等研究工作。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1 .高通量定量蛋白分析:多對(duì)照組大規(guī)模實(shí)驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)記物;

2.體內(nèi)體外多種dànbáizhì標(biāo)記方法，適用于分析組織、細(xì)胞、血液等多種樣品;

3.質(zhì)譜分析靈敏度高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)度高;

4.可檢測(cè)較低豐度蛋白，線性范圍廣;

5.zhuānyè生物信息學(xué)分析，分析更系統(tǒng)準(zhǔn)確。

三、單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm質(zhì)譜流式系統(tǒng)進(jìn)行單細(xì)胞質(zhì)譜流式技術(shù)分析，采用金屬元素標(biāo)記物（通常是金屬元素標(biāo)記的特異抗體）標(biāo)記細(xì)胞表面和內(nèi)部的分子，然后用流式細(xì)胞原理分離單個(gè)細(xì)胞，再用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析單個(gè)細(xì)胞的原子質(zhì)量譜，zuì后將原子質(zhì)量譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞表面和內(nèi)部的信號(hào)分子表達(dá)量。

※服務(wù)優(yōu)勢(shì)：

1.技術(shù)優(yōu)良，*技術(shù)空白

采用金屬標(biāo)記抗體技術(shù)，避免了傳統(tǒng)流式熒光通道少且易相互影響的問(wèn)題?？稍趩渭?xì)胞層面上對(duì)多種指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行表征，百泰派克生物科技可做到同時(shí)檢測(cè)51個(gè)目標(biāo)蛋白。

2.分析數(shù)量大，成本較低

單細(xì)胞RNAseq受成本等因素限制，所有樣本細(xì)胞匯總的分析數(shù)目一般在2x10^4個(gè)左右，而流式質(zhì)譜技術(shù)一次（單樣本）就可分析至少10^5的細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)了數(shù)量級(jí)的提高，且成本不高于單細(xì)胞RNAseq。

3.應(yīng)用前景大

①流式質(zhì)譜結(jié)果可以給出細(xì)胞亞群的變化，在臨床診斷、疾病機(jī)制研究等方面具有極大的研究前景；

②將金屬標(biāo)簽技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合會(huì)有新應(yīng)用方向。除常規(guī)蛋白外，質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)還可用于蛋白翻譯后修飾；

③可檢測(cè)細(xì)胞存活率、細(xì)胞大小、mRNA轉(zhuǎn)錄子表達(dá)量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)

百泰派克生物科技的基于高精度質(zhì)譜的免疫多肽組學(xué)分析及新抗原發(fā)現(xiàn)一站式解決方案包括我們專(zhuān)有的、高度敏感的免疫肽富集和鑒定方案。我們能夠幫助您實(shí)現(xiàn)10,000個(gè)以上I型多肽和10,000個(gè)以上II型多肽的鑒定和識(shí)別。通過(guò)我們優(yōu)化的高通量免疫多肽組學(xué)分析平臺(tái)進(jìn)行免疫肽組學(xué)分析，可從zuì小的樣品材料中進(jìn)行可重復(fù)的識(shí)別和定量。該服務(wù)可以應(yīng)用于大規(guī)模的研究，旨在助力科研工作者尋找癌癥、免疫疾病及傳染病的解決方案，深入挖掘未知的靶標(biāo)。

五、生物藥物表征

百泰派克基于高分辨率質(zhì)譜技術(shù)，MALDI TOF，高效色譜分離技術(shù)，提供一系列完善的生物藥物分析方案，從dànbáizhì、多肽、抗體、疫苗等生物制品的氨基酸組成和一級(jí)結(jié)構(gòu)分析，到產(chǎn)品變異性和純度分析。旨在提供優(yōu)質(zhì)生物藥物分析服務(wù)，幫助生物醫(yī)藥生產(chǎn)商提高生物藥物品質(zhì)。

百泰派克生物科技七大檢測(cè)平臺(tái)

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物質(zhì)譜多組學(xué)優(yōu)質(zhì)服務(wù)商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于為生物/制藥和醫(yī)療器械行業(yè)提供質(zhì)量控制檢測(cè)和項(xiàng)目驗(yàn)證等zhuānyè服務(wù)。公司實(shí)驗(yàn)室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法規(guī)和指導(dǎo)原則，通過(guò)CNAS/ISO9001雙重質(zhì)量體系認(rèn)證，建立了完備的質(zhì)量體系，數(shù)據(jù)冷熱/異地備份，設(shè)備定期計(jì)量/期間核查，軟件審計(jì)追蹤，為客戶提供一體化解決方案和技術(shù)服務(wù)，支持新藥研發(fā)、藥物申報(bào)注冊(cè)和生產(chǎn)放行。

1.公司采用ISO9001質(zhì)量控制體系，zhuānyè提供以質(zhì)譜為基礎(chǔ)的CRO檢測(cè)分析服務(wù)；

2.獲國(guó)家CNAS實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可，為客戶提供符合全球藥政法規(guī)的藥物質(zhì)量研究服務(wù)；

3.業(yè)務(wù)范圍覆蓋dànbáizhì組學(xué)、多肽組學(xué)、代謝組學(xué)、生物藥物表征、單細(xì)胞分析、單細(xì)胞質(zhì)譜流式、生信云分析以及多組學(xué)生物質(zhì)譜整合分析等；

4.七大質(zhì)量控制檢測(cè)平臺(tái)，滿足您一站式服務(wù)需求；

5.服務(wù)3000+企業(yè)，10000+客戶的選擇；

6.致力于為您提供優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)譜分析服務(wù)!

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