资讯中心

介绍

蛋白质组学旨在对生物系统中所有蛋白质进行全面鉴定和定量，揭示蛋白质在生物、生理和病理过程中的作用。蛋白质组学广泛应用于许多研究领域，例如生物机制的探索、生物标志物的发现以及药物设计。随着蛋白质组学研究的进展，越来越清楚的是，定量信息对于生物过程的系统研究以及用于检测、诊断和评估治疗结果的临床标志物的发现至关重要。因此定量蛋白质组学是蛋白质组学的基础。在过去的几年中，已经开发了几种基于质谱（MS）的定量蛋白质组学方法。所有这些方法都使用稳定同位素标记化合物的标记来生成质量特征，从而识别样品的来源并作为准确定量的基础。该策略也称为稳定同位素定量蛋白质组学。如今，该战略发展迅速，为生命科学研究提供了重要的技术支撑。

机制

稳定同位素定量蛋白质组学利用稳定同位素化合物质量标签导致的质量特异性增加来鉴定等效肽或肽片段。常见的工作流程是用稳定同位素试剂标记含有蛋白质或肽的样品，其中一种包含重质量标签，另一种包含轻质量标签或无标签。标记的样品在混合和分级后进行质谱分析。质谱中的峰揭示了两种不同同位素或质量标签变体的比率。然后使用该比率来确定蛋白质或肽的相对丰度。

标签策略

根据同位素掺入方式的不同，基于稳定同位素化合物标记的定量蛋白质组学方法可分为化学同位素标记、酶促同位素标记和代谢同位素标记[1-2]。

图 1 用于将稳定同位素引入蛋白质或肽以进行定量蛋白质组学的策略的示意图。

化学同位素标记：该方法通过体外化学标记肽链或蛋白质引入同位素化合物，适用于细胞、体液、组织等样品分析。最常用的方法包括同位素编码亲和标签 (ICAT) 方法、非选择性同位素编码蛋白标记 (ICPL)、用于相对和绝对定量的同量异位标签、串联质量标签 (TMT) 等。图 2 显示ICAT试剂的结构，这是第一个市售的同位素试剂，用于定量比较从两个不同样品中提取的目标蛋白的相对表达水平。图3显示了一些具有不同同位素原子数的ICPL试剂。

图2 ICAT试剂结构。

图3 ICPL试剂的结构。

酶同位素标记：18 O标记是目前唯一的酶同位素标记方法，酶解过程中只需要H 2 18 O。使用的蛋白酶可以是丝氨酸蛋白酶，例如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、谷氨酸蛋白酶(Glu-C)和内肽酶(Lys-C)。在这些酶的催化下，两个18 O原子可以添加到肽的C端，完成同位素标记的过程。

代谢同位素标记：代谢标记是指在细胞或生物体生长过程中通过添加含有稳定同位素标记化合物的培养基来标记细胞或生物体的方法。细胞培养中氨基酸稳定同位素标记（SILAC）是最广泛使用的代谢标记方法。该方法是在细胞培养过程中添加稳定同位素标记的氨基酸（通常是13 C标记的氨基酸），例如赖氨酸和精氨酸。例如，[ 13 C 6 ]赖氨酸用于标记酿酒酵母蛋白质。

图 4 基于细胞培养 (SILAC) 的定量蛋白质组分析中氨基酸稳定同位素标记的示意图[3]。