基于质谱技术的蛋白质组定量方法.pdf

《生命的化学》2011年31卷1期
·134·●TechniqueandMethod
CHEMISTRYOFLIFE2011，31(1)

文章编号:1000-1336(2011)01-0134-07

基于质谱技术的蛋白质组定量方法

王昕1,2田芳1张养军1钱小红1

1蛋白质组学国家重点实验室，军事医学科学院放射与辐射医学研究所，北京蛋白质组研究中心，北京102206；

2防化指挥工程学院，北京102205

摘要：对不同状态下的蛋白质在表达和修饰水平上进行精确定量，对于探索蛋白质的生物功能、发现疾病的生物

标志物都具有重要意义，也是当前蛋白质组学的一个重要研究前沿。近年来，各种蛋白质组定量的新技术和新方
法不断涌现，但仍面临着巨大挑战。本文就基于质谱技术的多种蛋白质组定量方法的基本原理、近几年的研究进

展和应用进行评述。

关键词：蛋白质组学；定量；质谱
中图分类号：Q5

在蛋白质组学研究中，精确测量生物体所有蛋记技术的定量方法和非标记的定量方法两大类，但
白质在不同状态下表达和蛋白质翻译后修饰水平的生物样品的极端复杂性使各种定量方法和技术仍面
动态变化，对于探索蛋白质生物功能，发现疾病生临着巨大挑战。
物标志物，寻找药物靶标等都具有十分重要的意义，本文从相对定量和绝对定量两方面，对基于质
蛋白质组定量研究已经成为蛋白质组学研究的一个谱技术的蛋白质组定量方法基本原理、最新研究进
重要前沿和方向。各种蛋白质组定量方法和技术不展及应用等进行评述。
断涌现，并得到广泛应用。传统蛋白质组定量方法1.相对定量
如双向荧光差异凝胶电泳(two-dimensionalfluores-1.1稳定同位素标记方法
cencedifferencegelelectrophoresis,2D-DIGE)，因电泳在基于鸟枪法(shotgun)的定量分析中，多肽离
技术固有的缺点，对低丰度蛋白质、疏水性蛋白质子化效率和信号响应强度受多重因素干扰，直接用
等难以进行有效的分离分析，且操作费时费力，限其质谱峰强度或者面积进行精确定量存在较大问题。
制了其在定量蛋白质组学研究中的应用。质谱技术而稳定同位素标记方法在一定程度上抵消了这些因
具有高分辨率、高灵敏度、高通量等特点，已经成素的影响。将不同样品来源的多肽分别标记“轻”质
为当前定量蛋白质组学研究的首选技术。目前，基和“重”质同位素(如13C，15N和18O)，由于“轻”质
于质谱技术的蛋白质组定量方法，主要包括基于标和“重”质同位素标记多肽性质类似，具有相同色
谱保留时间和离子化效率，此时成对出现的质谱峰
信号可以准确地反映原样品中多肽及蛋白质的比例，
收稿日期：2010-09-12
国家重点基础研究规划项目(2006CB910803,2007CB-从而可以进行精确定量。
914104)；国家高技术研究发展计划(2006AA02A308)；国家稳定同位素标记方法有:细胞培养稳定同位素
自然科学基金项目(30621063,20635010,20735005,20875101)标记(stableisotopelabelingbyaminoacidsincellculture,
和蛋白质组学国家重点实验室项目(SKLP-K200807,SKLP-
18
O200808)资助SILAC)、酶促的O标记、同位素编码的亲和标签
作者简介：王昕(1977-)，女，博士生，讲师，E-mail：(isotopecodedaffinitytag,ICAT)标记、多重相对和绝
[e-mail]；田芳(1980-)，女，学士，实验师，E-对蛋白质定量的等质量标签(isobarictaggingformulti-
mail：[e-mail]；张养军(1963-)，男，博士，研究员，
E-mail：[e-mail]；钱小红(1955-)，女，plexedrelativeandabsoluteproteinquantitation,iTRAQ)
博士，研究员，通讯作者，E-mail：[e-mail]标记等，如表1所示，多种标记试剂的结构见图1。
《生命的化学》2011年31卷1期
●技术与方法·135·
CHEMISTRYOFLIFE2011，31(1)

表1各种稳定同位素标记方法
标记方法标记原理主要优点主要缺点

15N体内代谢标记[1]蛋白质掺入15N原子标记效率高一次只能分析2个样本；标记后

的蛋白质质量偏移难预测

SILAC[2]蛋白质掺入同位素标记的氨标记效率高；适合细胞的标记对生物体组织或体液的标记昂贵，

基酸，如赖氨酸和精氨酸且标记效率难保证

酶促的18O标记[3]胰蛋白酶催化下，多肽C端标记