蛋白质定量分析方法:iTRAQ、SILAC、Label-Free与AQUA的比较

    在现代生命科学研究中,蛋白质定量分析是揭示生物过程机制、筛选疾病标志物、解析药物作用路径等研究的关键工具。相较于传统蛋白表达检测方法(如Western blot、ELISA等),基于质谱的定量蛋白组学技术具有通量高、灵敏度强、样本并行性好等优势,已成为蛋白质组学研究的核心手段。

     

    当前主流的蛋白质定量策略可分为四大类:iTRAQ、SILAC、Label-Free 与 AQUA。每种方法均具备独特的技术原理和应用适应性。本文将系统对比这四类方法的原理、优势与局限,为科研人员选择合适的策略提供参考。

     

    一、iTRAQ:基于标记的高通量定量策略

    📌技术原理

    iTRAQ(Isobaric Tags for Relative and Absolute Quantitation)是一种同位素标签技术,通过将稳定同位素标记的试剂与肽段上的氨基结合,实现样本间的定量比较。每种iTRAQ标签在质谱一级(MS1)显示相同质量,在MS2中通过释放出特征报告离子实现多重样本定量。

     

    📌优势

    •  可实现4或8个样本的同时定量(取决于iTRAQ试剂套装)

    • 数据重现性好,适合大规模样本研究

    • 适用于复杂生物样本,如组织、体液

     

    📌局限性

    • 标记成本高,实验操作复杂

    • 容易产生比值压缩效应(ratio compression),影响定量准确性

    • 需搭配高分辨率质谱平台(如Orbitrap、Q-TOF)

     

    📌应用场景

    适合需要高通量并行对比的研究,如疾病组学研究、药效学分析等。

     

    二、SILAC:细胞水平的同位素标记技术

    📌技术原理

    SILAC(Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture)通过在细胞培养过程中引入含重氮或重碳的“轻/重”氨基酸,使蛋白在表达阶段即完成标签标记。标记后的样本可直接进行LC-MS/MS分析,对比不同处理条件下的表达差异。

     

    📌优势

    • 标记效率高,避免样本间变异

    • 贴近生理条件,无需化学标记

    • 数据准确性好,适合动态研究

     

    📌局限性

    • 仅适用于可培养细胞体系

    • 成本较高,对实验室条件要求高

    • 样本通量有限,最多三种标记(轻、中、重)

     

    📌应用场景

    适合研究细胞内信号通路、药物干预机制等机制研究型课题

     

    三、Label-Free:不依赖标签的简便策略

    📌技术原理

    Label-Free Quantification(LFQ)依赖于肽段的离子强度(peak intensity)或谱图数(spectral count),通过对样本中每个蛋白的信号进行相对定量,适用于无限量样本。

     

    📌优势

    • 成本低、操作简便,无需额外标记试剂

    • 样本通量无限,适合探索性研究

    • 可适配多种质谱平台

     

    📌局限性

    • 对质谱平台的稳定性要求高

    • 定量精度相对标签法略低

    • 数据分析复杂度高,需专业算法支持

     

    📌应用场景

    Label-Free特别适合早期探索性研究、样本量较大的临床样本筛选等。

     

    四、AQUA:绝对定量的黄金标准

    📌技术原理

    AQUA(Absolute QUAntification)采用已知浓度的稳定同位素合成肽作为内标,加入待测样本中进行LC-MS/MS分析,通过标准曲线计算出目标蛋白的绝对含量。

     

    📌优势

    • 可实现精确的绝对定量

    • 高特异性,适合验证阶段

    • 适用于低丰度蛋白或生物标志物的检测

     

    📌局限性

    • 需定制同位素肽段,成本高

    • 目标蛋白数目受限

    • 不适合高通量筛选

     

    📌应用场景

    AQUA常用于生物标志物验证、临床检测方法开发。

     

    五、技术对比总结

     

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    百泰派克生物科技致力于提供高质量的定量蛋白组分析服务,依托先进的质谱平台与经验丰富的分析团队,我们可为客户量身定制最优实验流程,并提供高质量的数据挖掘与结果解读。

     

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    相关服务:

    定量蛋白组分析

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