質譜儀器的多種設計和配置都支持蛋白質組的動態性質及其相關 P T M 的研究工作 。對 鑒 定 PTM 而言，質譜儀的最重要的兩個特征（feature) 就是其質量準確度和分辨率 。與蛋白質鑒定不同 (其通常是基于鑒定同一蛋白質中的多個獨立肽段)P T M 必須通過單獨的 MS/M S 譜圖來鑒定。 J ohn Y ates 及其研究團隊發展了一些方法，利用不同酶獨立消化產生的重疊肽段增加序列覆蓋度，以減少繪制修飾圖譜時的不確定性 (MacCosset al., 2002; W u et al.， 2003)。盡管大量重復的肽段序列減少了不確定性, 但是這一方法仍需要足夠的起始材料以用于多次質譜分析。
由 于 P T M 的鑒定及其在肽段上的定位通常依賴于單一的 M S /M S 譜 ，因此具備高質量準確度和分辨率的質譜儀有著明顯的優勢 (Clauser etal. ， 1999; H a a s e t a L , 2006;M a n n a n d K e l l e h e r , 2008)。質譜設備因肽段電離、肽段斷裂、離子分離和信號檢測方法的不同而異。基于質譜的分析方法也通常與色譜分離技術聯用以提高靈敏度，可幫助給定生物樣品中的多肽檢測及分離復雜的肽段混合物。正如前文所強調的，許多色譜法都可以富集目的P T M ，從而提供了一種更有效的方法來鑒定復雜蛋白質或肽段混合物中的修飾作用。很明顯，設備配置和分離技術的結合為研究者帶來了令人眼花繚亂的可能性。本部分中, 我們嘗試討論目前所用質譜的優點和可能的局限。
可能目前蛋白質組學中應用最普遍的質譜儀都采用電噴霧電離 (E S I ) 將肽段引入氣相 ，進而通過下游設備進行分析。這種類型的設備包括離子阱、三重四極桿、飛行時間(T O F )、四極桿飛行時間 (q-T O F )、軌道阱 (M a k a r o v ， 2000) 和傅里葉變換離子回旋共振(F T -I C R ) 等。離子講設備的優勢在于快速掃描時間和高靈敏度，然而它們受限于質量精確度（士 0. 1? I D a ) 和分辨率。在離子講質譜 (ion trap m a s s spectrometer)中，C I D 的機制不支持捕獲質量小于前體質量 2 8 % 的碎片。造成的直接后果就是丟失了 1/3 的 M S /M S 數據。這種局限性被稱為 C I D 碎片的「1/3 法則」或「低質量截除」(cut-〇 ff)。其他質譜 儀 ，如 q-T O F 、三重四極桿、軌道阱及傅里葉變換設備則保留了低質量生成離子。低質量生成離子可能提示一些有關肽段的序列組成信息，這對從數據庫中搜索到確定的P T M非常有用。
為解決有限的準確度和分辨率問題，可以將線性離子阱與軌道阱分析器結合起來，組成 混 合 L T Q -軌道阱質譜。質量準確度可以提高至低 p p m 級 ( < 5 p p m ), 并且增加的分辨率能夠分辨肽段的同位素包絡(isotopic envelope) , 因此可以確定前體肽的荷電狀態。q-T O F 是研究 P T M 的非常好的選擇，因為它們使用的斷裂方法利于保持不穩定的肽段修飾。這要歸功于其高能量斷裂方法，以及斷裂發生的時間范圍非常短。 T O F 質量分析器對于分析前體和碎片離子都具有高質量準確度和分辨率。對于串聯質譜實驗，T O F 質譜分析器可以通過碰撞室分隔開(T O F -T O H 產 生 常 規 的 M S /M S 譜 (Medzihradszky et a L ，2000; Vestal and C a m p b e l l, 2005)。 目前在可利用的質譜儀中，F T -I C R 設備具備最高的準確度和分辨率。然而其高昂的價格對許多實驗室來說是難以承受。除此之外，其低掃描率降低了設備的靈敏度，為獲得一個可測的信號必須使用大量分析物。
一般來說，E S I 是最適合鑒定酸性小肽的(Covey et al., 1991)。 E S I 通常產生+ 2 價或+ 3 價電荷狀態的胰蛋白酶消化的肽段，而 M A L D I 技術通常產生一個+ 1 價電荷狀態的離子。這種復雜性使得質譜圖的解釋變得更加困難，除非該設備在分辨肽段同位素簇和確定前體離子、碎片離子及電荷狀態時具備高分辨率和質量準確度。通常會將這些設備與低流速色譜在線分離相結合，以獲得較高靈敏度，并且能夠快速從復雜蛋白質水解物中鑒定出肽段。但是這種在線方法的一個非常大的限制是，只有當肽段正在從色譜柱中洗脫下來時才能得到這一肽段的譜圖。也就是說，一旦樣品洗脫后進人設備，就不能對肽段進行重復分析，這導致數據獲取的時間限制。更糟糕的是, 同時洗脫的肽段會抑制相關肽段的電離。除此之外, 未修飾肽段及其發生翻譯后修飾的肽段通常有著相近的洗脫時間 ，這導致修飾膚段的信號減弱。
E S I的一種替代方法是基質輔助激光解吸附電離（matrix assisted Iaser desorption ionization， MALDI)。 MALDI設備通常使用T O F 分析器，但是也可使用其他質量分析儀 。這種電離方法使用激光照射樣品，樣品由分析物(肽段) 和紫外線吸收基質組成。基質通常是芳香族酸性組分，能夠從激光中吸收能量。基質吸收的能量中一部分轉移到分析物中，并 共 同 解 吸 附 到 氣 相 ，氣 相 中 分 析 物 被 電 離 并 進 人 到 下 游 質 譜 儀 進 行 分 析 。M ALDI既可用于肽段也可應用于整體蛋白質。當應用于后者時, 未水解蛋白質上的P T M 能夠被鑒定。然而，這個方法需要事先了解一些修飾信息，來解釋修飾造成的相對未修飾組分的質量漂移。此外 , 除 了 比 E S I適合分析較大的分析物外,MALDI也利于略
偏堿性肽段的分析(Covey et al. , 1991)。
與 E S I 在線色譜分離不同，M A L D I 分析的肽段通常是離線分離。樣品可以通過液相色譜法分離，然后點到 M A L D I jP, 盤（M A L D I target plate) 中（Lochnit and G e y e r ，2004 ; Pflieger et al. ，2008; Z h e n et al. ，2004)。 目前有不同的方法可以用來點靶，其中可使用專門設計的自動化機器人。基質材料既可以與樣品混合然后點靶, 或者在點樣品之前或之后直接將基質點到靶盤中。點的大小根據所使用靶盤的規格不同而異， 一 般從微升到亞微升不等。這個方法的離線特性去除了在線色譜分離的時間限制。這意味著研究者可以利用M A L D I 盤中的樣品完成對同一個靶點的重復測量，直到樣品被設備激光耗盡。
M A L D I -T 0 F 設備的快速性以及主要產生+ 1 價離子的性質使得該設備成為快速測量肽段和蛋白質質量的便利選擇。一個水解的蛋白質樣品可以點到M A L D I 盤中 ，無需過多處理，短時間內就可得到相關肽段質量譜圖。研究者可能從前期研究中了解到樣品中存在什么蛋白質，因此對相應的m 夂值也會有預期。這些已知的值可以與實驗檢測到的數值進行比較，得到的任何差異都可以歸因于蛋白質上發生的修飾。這個方法簡單、快速 ，并獨立于序列算法。對于可疑的磷蛋白，可用堿性磷酸酶處理樣品，并 與 M A L D I -T O F 聯用鑒定磷酸肽(Larsen et al. ， 2001; Z h a n g et al. ， 1998)。磷酸酶處理前后肽圖中的差異(80 D a )可以幫助鑒定憐酸肽。定位到特定修飾氨基酸通常需要對修飾肽進行串聯質譜分析，這時要使用支持M S /M S 的 儀 器（如離子阱、q-TOF 、T 0 F /T 0 F )。
