定量蛋白质组学：策略、优势和挑战

定量蛋白质组学（Quantitative Proteomics）研究蛋白质表达水平及其动态变化，广泛应用于生命科学、医学研究和生物制药等领域。通过对生物系统（如细胞、组织、体液或生物体）的蛋白质进行系统定量分析，研究人员可以解析蛋白质在不同条件下的变化，从而揭示生物学机制、疾病发生发展及药物作用的潜在机制。定量蛋白质组学主要通过高通量质谱技术结合多种标记或无标记策略，实现蛋白质丰度的相对或绝对定量。相较于传统的蛋白质分析方法，如Western blot或ELISA，定量蛋白质组学具备高通量、灵敏度高、覆盖范围广等优势，可一次性解析上千种蛋白质的表达水平及翻译后修饰状态。

 

一、定量蛋白质组学策略

定量蛋白质组学通常采用两种主要策略：标记定量和无标记定量。

1、标记定量（Label-based Quantification）标记定量策略通过在样品中引入稳定同位素标记，以区分不同条件下的蛋白质，从而实现高精度的定量分析。常见的方法包括：

（1）体内代谢标记

• SILAC：通过培养基中的重标氨基酸（如¹³C₆-Arg）标记活细胞蛋白质，适用于细胞模型动态追踪。

• ¹⁵N代谢标记：利用¹⁵N同位素标记模式生物（如酵母、植物），实现全蛋白质组标记。

（2）体外化学标记

• iTRAQ/TMT：通过化学标签标记肽段，在质谱检测前进行样本混合，实现多重样本定量。

 

这些方法通过在样品前处理阶段进行化学或代谢标记，提高数据的准确性和重复性，适用于比较不同样本之间的蛋白质表达差异。

 

2、无标记定量（Label-free Quantification, LFQ）无标记定量依赖于质谱信号强度或肽段检测频率进行蛋白质相对定量，主要包括：

（1）基于峰面积（Intensity-based）：通过提取离子流色谱图（XIC）积分定量，适合高丰度蛋白。

（2）基于谱计数（Spectral Counting）：统计肽段匹配谱图数，对低丰度蛋白更敏感。

 

无标记方法避免了标记过程的额外成本和时间消耗，且适用于大规模样本分析，但其定量精度可能受质谱仪稳定性及实验条件影响。

 

二、定量蛋白质组学的优势

1、高通量分析能力

现代质谱技术可一次性检测数千种蛋白质，为系统生物学研究提供全面的蛋白质表达谱。

 

2、高灵敏度和特异性

通过先进的质谱和分离技术，定量蛋白质组学可识别低丰度蛋白，并区分不同翻译后修饰状态，提高生物标志物研究的精准度。

 

3、动态变化监测

该技术可用于比较不同实验条件、时间点或组织状态下的蛋白质水平，为生物医学研究提供关键数据。

 

4、广泛的应用前景

定量蛋白质组学在疾病机制研究、新药开发、生物标志物发现、精准医学等多个领域具有广泛应用。

 

三、定量蛋白质组学的挑战

1、数据复杂性与重复性

由于样本的复杂性和数据分析方法的多样性，不同实验室间的数据重复性存在一定差异。

 

2、低丰度蛋白检测困难

体液或组织中的低丰度蛋白受高丰度蛋白的影响较大，需要额外的富集或去除高丰度蛋白的策略。

 

3、翻译后修饰（PTM）定量难度大

许多蛋白质翻译后修饰的丰度较低，且种类繁多，准确的鉴定和定量需要高分辨率质谱及优化的生物信息学工具。

 

4、标准化和数据整合问题

由于不同实验室的操作流程、质谱平台和分析方法存在差异，建立标准化的数据采集和分析流程仍是一个挑战。

 

百泰派克生物科技基于高通量质谱技术，构建了一系列符合CNAS/ISO9001双重质量体系认证的定量蛋白质组学分析平台，提供从样品制备、质谱检测到数据分析的一站式解决方案。我们的定量蛋白质组学服务涵盖：

• 标记定量（TMT、iTRAQ、SILAC等）及无标记定量（Label-free）

• 蛋白质相对定量、半定量及绝对定量分析

• 翻译后修饰蛋白组学分析（磷酸化、糖基化、泛素化等）

• 蛋白互作网络及通路富集分析

 

凭借丰富的经验和先进的平台，BTP可针对不同研究需求提供个性化方案，助力科研人员高效获取精准数据。欢迎联系我们，了解更多关于定量蛋白质组学的服务详情！

 

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