在自上而下蛋白质组学（Top-Down Proteomics, TDP）中，蛋白质的溶解性是一个主要挑战，尤其对于膜蛋白（membrane proteins）和细胞外基质蛋白（ECM proteins），这些蛋白从组织和细胞中难以提取并充分溶解。
尽管已有若干重要的TDP研究成功实现了膜蛋白的分析，但在质谱分析之前，耗时的样品制备和繁重的前处理工作仍然使这一领域存在巨大的技术改进空间。此外，早期研究通常集中于特定目标蛋白或线粒体膜亚蛋白组的研究。
表面活性剂（Detergents）
在蛋白质提取过程中，通常在提取缓冲液中加入表面活性剂，以有效地从细胞或组织中溶解蛋白质。然而，传统表面活性剂（如 SDS）与后续质谱分析不兼容，因为它们会引起信号抑制，因此需要繁琐的去除步骤，可能导致蛋白损失和重复性降低。
非离子型表面活性剂（如十二烷基-β-D-麦芽糖苷 DDM 和辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷 OG）在低浓度下与质谱兼容，[10.1002/pro.5560031109],[10.1038/nprot.2013.024] 但其溶解能力相对温和、有限。
为了解决这一问题，研究者开发了可裂解的表面活性剂，用于自下而上蛋白质组学（Bottom-Up Proteomics）。
酸裂解的表面活性剂
RapiGest (RG) [10.1021/ac0346196]（又称ALS）、ProteaseMax [10.1021/ac302423t] 和 可缓慢降解且MS兼容的表面活性剂 MaSDeS [10.1021/pr5012679]，用于提高蛋白溶解性并改善凝胶内/溶液内酶解效率。然而，这些表面活性剂均不能直接用于自上而下蛋白质组学。
光可裂解表面活性剂
4-己基苯偶氮磺酸盐（Azo），溶解能力与SDS相当，但在紫外光照射下可迅速降解为非表面活性副产物，从而直解用于TDP分析。[10.1038/s41592-019-0391-1] 通过系统比较 Azo 与常用表面活性剂（SDS、RapiGest、ProteaseMax、MaSDeS、DDM、OG、digitonin）的性能，发现 Azo 是唯一既能有效溶解蛋白，又与TDP质谱兼容的表面活性剂。此外，Azo 可极大地提高对细胞多种组分（包括细胞核、线粒体、质膜、内质网、细胞质、细胞骨架和细胞外区域）的蛋白提取效率。[10.1038/s41592-019-0391-1]
例子，使用 Azo 能够简便地溶解人心脏组织中的膜蛋白，从而对其翻译后修饰（PTMs）进行全面表征与定位。[10.1038/s41592-019-0391-1] 例如，研究成功鉴定了心脏调控蛋白磷脂酰胺（phospholamban）的翻译后修饰，并在其跨膜区第36号半胱氨酸上定位了棕榈酰化修饰。此外，还从心脏组织中高置信度鉴定出电子传递链的46个亚基和51种含跨膜结构域的蛋白，其中包括ATP合酶复合体的全部亚基。
由于Azo的合成方法简单，且可在SDS-PAGE中替代SDS，其应用前景已超越基于质谱的蛋白质组学领域。
Azo应用于ECM蛋白质组学研究中，Azo可高效富集ECM蛋白，同时最大限度减少LC-MS/MS分析前的样品清理步骤。[10.1021/acs.analchem.0c03104]
不过，应注意某些蛋白类别（如酸溶性组蛋白）仍更适合采用酸/碱提取方法。[10.1038/nmeth1052]
非变性质谱（Native MS）
基于质谱的蛋白质组学实验通常在变性条件下进行，以获得蛋白的一级结构信息。相比之下，天然质谱（Native MS）在非变性条件下运行，旨在保留蛋白质的完整结构和复合体，从而研究蛋白–蛋白相互作用及配体/药物结合。
近年来，天然质谱与自上而下蛋白质组学结合（Native Top-Down Proteomics），使得能够同时获得大分子复合体的结构特征和蛋白异构体的序列图谱。特别是迅速发展的天然膜蛋白质组学，在揭示膜蛋白的结构和功能信息方面具有巨大潜力。
在天然质谱中溶解膜蛋白的关键在于：既要保持蛋白稳定，又要尽可能保持“天然”构象。
为此，Urner 等人设计并使用了模块化表面活性剂，用于改进 G 蛋白偶联受体（GPCR）的纯化和天然质谱分析。[10.1038/s41467-020-14424-8]
为了进一步提高“天然”环境的保真度，Chorev 等人开发了一种方法，可直接分析从大肠杆菌外膜中喷射出的蛋白复合体。[10.1126/science.aau0976]
“nativeomics”：利用天然质谱可精确鉴定结合于膜蛋白复合物的配体，从而深入了解其功能作用。[10.1038/s41592-020-0821-0]
