iTRAQ 是相对定量还是绝对定量?原理、流程与适用场景

    封面:iTRAQ 多重标记定量蛋白组学

    iTRAQ 的全称是 Isobaric Tags for Relative and Absolute Quantitation,中文常译为“相对和绝对定量同位素标记”。在实际蛋白组学项目中,它最常用于多组样品之间的相对定量:不同样品用不同同重标签标记,混合后上机,通过 MS/MS 中 reporter ion 的峰强度比较各样品丰度。若加入已知量的内标肽并建立校准关系,也可以服务于特定肽段或蛋白的绝对定量。

    关键要点

    关键问题 简短结论
    iTRAQ 默认更常做什么? 多组样品的相对定量。
    为什么名字里有 absolute? 结合已知量内标肽时,可对目标肽段做绝对定量。
    定量信号来自哪里? MS/MS 中释放的 reporter ions 峰强度或峰面积。
    常见通道数是多少? 经典 iTRAQ 有 4-plex 和 8-plex。
    主要风险是什么? 标记效率、通道设计、共碎裂和比值压缩。

    它是什么?

    iTRAQ 是一种体外肽段标记技术。不同样品经蛋白提取和酶切后,用不同同位素组成、但总体质量相近的 iTRAQ 标签标记。标记后的样品混合进入 LC-MS/MS,在一级质谱中同一肽段不同通道通常共洗脱;到了二级质谱,标签释放出不同质量的报告离子,软件根据报告离子的相对强度计算样品之间的丰度比。

    这也解释了为什么 iTRAQ 常被用于相对定量。它最擅长回答“处理组相对对照组升高还是降低”“多个时间点哪个更高”“不同组之间差异倍数是多少”。绝对定量不是不能做,但需要额外的标准品、内标肽和校准设计,不能只靠常规 iTRAQ 流程自动得到。

    iTRAQ 同重标签和 reporter ion 定量概念
    图 1. iTRAQ 通过 MS/MS reporter ions 读取不同样品通道的相对丰度。

    相关服务

    TMT/iTRAQ/MultiNotch定量蛋白组学分析

    基于标签的蛋白质定量技术-iTRAQ,TMT, SILAC

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    定量蛋白组分析

    iTRAQ 流程怎么走?

    典型流程包括样品分组、蛋白提取、酶切、iTRAQ 标记、等量混合、肽段分级、LC-MS/MS、数据库检索、reporter ion 定量、归一化、差异蛋白筛选和生物信息学分析。4-plex 或 8-plex 可以把多个组别放在一次标记体系里比较,但生物学重复仍然不能省略。

    标记效率是关键质控点。如果标记不完全,后续比值会被拉偏。另一个常见问题是比值压缩:共碎裂、共洗脱和复杂背景可能让真实差异被压小,所以复杂样品常需要更好的分级和合适的数据分析策略。

    iTRAQ 从样品分组、标记到质谱统计分析的流程
    图 2. iTRAQ 的通道优势来自并行标记,但可靠结果仍依赖重复和质控。

    iTRAQ、TMT、SILAC、Label-free 怎么区分?

    iTRAQ 和 TMT 都属于同重标签,适合多组样品在同一次质谱流程中比较。SILAC 是体内代谢标记,更适合可培养细胞体系。Label-free 和 DIA 不需要化学标签,样本扩展更灵活,但对色谱稳定性、批次控制和统计模型要求更高。

    策略 主要特点 适合场景 主要限制
    iTRAQ 体外同重标签,4/8 通道 多组相对定量 比值压缩、标记效率
    TMT 同重标签,通道数更高 多条件高通量比较 成本和共碎裂问题
    SILAC 体内代谢标记 细胞培养体系 不适合多数临床组织
    Label-free 不标记,样本扩展灵活 大样本发现型研究 批次和缺失值控制
    DIA 数据非依赖采集 稳定深度定量 谱库/算法和方法开发

    iTRAQ 与其他定量蛋白组策略的选择矩阵
    图 3. 是否选择 iTRAQ,要看通道数、样品类型、预算和定量精度需求。

    主要收益或优势

    1、适合多组样品同步比较

    iTRAQ 可以把多组样品标记后混合,减少部分上机批次差异。对于处理组、对照组、时间点或剂量梯度比较,这种设计很直观。

     

    2、能同时获得鉴定和定量信息

    LC-MS/MS 既用于肽段和蛋白鉴定,也读取 reporter ions 进行定量,因此适合发现型差异蛋白研究。

     

    3、可与后续验证衔接

    iTRAQ 筛出的差异蛋白,可以进一步用 PRM、MRM、Western blot 或功能实验验证。发现型数据不应直接替代验证。

     

    主要限制或权衡

    • 通道数有限,复杂设计需要拆批或改用更高 plex 策略。

    • 标记效率、样品等量和混合比例会影响定量准确性。

    • 共碎裂和共洗脱可能造成比值压缩。

    • 绝对定量需要内标和校准设计,不是常规流程自动产出。

    • 复杂样本建议增加分级深度和生物学重复。

    FAQ

    1、iTRAQ 到底是相对定量还是绝对定量?

    常规项目中主要用于相对定量。若加入已知量内标肽,并用同样标签体系建立标准曲线或校准关系,则可用于特定目标的绝对定量。

    2、iTRAQ 和 TMT 哪个更好?

    没有绝对更好。两者都属于同重标签定量,TMT 通道数通常更高,iTRAQ 有经典 4-plex/8-plex 应用基础。选择时要看样本数、仪器平台、预算和分析目标。

    3、iTRAQ 能做组织样品吗?

    可以。它是体外肽段标记,不要求像 SILAC 那样在活细胞培养中代谢标记。组织样品更要注意提取一致性、批次平衡和生物学重复。

    4、为什么 iTRAQ 的差异倍数有时偏小?

    常见原因是共碎裂、共洗脱、样品复杂度高或分级不足,导致 reporter ion 比值被压缩。需要通过分级、质控和统计模型降低影响。

     

    结论

    iTRAQ 名字里同时出现 relative 和 absolute,但在常规蛋白组学服务中,它首先是多样品相对定量工具;只有在加入已知内标并设计校准体系时,才适合做特定目标的绝对定量。做项目时不要只看通道数,要同时看样品类型、重复设计、标记效率、分级深度和后续验证路线。

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