磷酸化定量蛋白组学:标记法与无标记法怎么选?

    磷酸化是一种关键的翻译后修饰(PTM),在信号转导、细胞周期调控和疾病发生中扮演核心角色。为了系统地解析细胞内磷酸化事件的动态变化,磷酸化定量蛋白组学(Quantitative Phosphoproteomics)应运而生,成为现代生命科学研究中不可或缺的技术手段。在定量策略选择上,标记法(Labeling)无标记法(Label-free)是两大主流路径。

    一、什么是磷酸化定量蛋白组学?

    磷酸化蛋白组学专注于检测和定量蛋白质上的磷酸化修饰位点,通常通过质谱(MS)技术与磷酸肽富集方法(如TiO₂、IMAC)相结合,捕捉低丰度且动态变化的磷酸化修饰。

    定量策略是该领域的核心环节,直接决定了数据的可信度与生物学解释的深度。目前主流定量策略分为两类:

    • 标记法(如TMT、iTRAQ、SILAC)

    • 无标记法(Label-free quantification, LFQ)

    二、标记法定量:精度高,适合多样本对比

    1、原理简述

    标记法通过在样本层面引入同位素或异构标签,实现不同样本在一个质谱运行中“混合分析,相对定量”的目的。常见方法包括:

    • TMT/iTRAQ:化学标记,适用于组织/临床样本

    • SILAC:代谢标记,多用于细胞实验

    2、优势

    • 高通量并行比较:一次最多可处理16个样本(如TMTpro 16plex),数据可比性强

    • 分析重复性好:多个样本共同进入质谱分析,减少系统误差

    • 适用于磷酸化等低丰度修饰:提高信噪比,有利于鉴定置信度提升

    3、局限性

    • 成本较高:TMT/iTRAQ试剂昂贵,实验流程复杂

    • 标签干扰问题(ratio compression):影响真实差异的量化精度

    • 对样本前处理要求高:需严格定量、混合,操作误差放大会影响最终结果

    三、无标记法定量:灵活性高,适合大规模实验

    1、原理简述

    无标记法基于LC-MS/MS的信号强度(MS1层级)或谱图计数(spectral counting)进行定量,不依赖任何外源性标签。每个样本独立分析,后期通过数据处理实现定量比较。

    2、优势

    • 成本低,操作简便:无需额外的标记步骤,适用于预算有限的实验室

    • 可拓展性强:样本数量不限,便于大规模队列研究

    • 更真实的生物学差异反映:不存在标签压缩效应

    3、局限性

    • 技术重复性要求高:每个样本独立分析,仪器稳定性至关重要

    • 对样本间系统误差更敏感:批次效应需谨慎控制

    • 对磷酸化等低丰度修饰的灵敏度有限:需要更深的质谱采集和富集策略优化

     

    四、该怎么选?看科研目标和样本特点

    选择标记法还是无标记法,需综合考虑以下因素:

    决策因素 推荐方法 原因说明
    样本量较少(<10) 标记法 可并行分析,节省时间和批间误差
    样本量较大(>20) 无标记法 成本更可控,灵活性高
    差异定量为主 标记法 定量精度高,适合对照组与处理组比较
    磷酸化修饰研究 标记法 信噪比更高,适合检测低丰度修饰
    临床样本队列研究 无标记法 样本多,标签成本高,需逐一检测
    高重复性需求 标记法 共同运行分析,系统误差小

    五、百泰派克生物科技的技术优势与解决方案

    在实际项目中,磷酸化蛋白组学不仅要求定量策略合理,还需要从样本处理、磷酸肽富集、质谱采集到数据分析的全流程标准化与优化。

    百泰派克生物科技,我们围绕磷酸化定量构建了一整套高灵敏度、高重现性的技术平台:

    • 定制化富集策略:基于TiO₂、Fe-NTA和IMAC等技术组合,显著提升磷酸肽鉴定覆盖率

    • 多策略定量支持:支持TMT、SILAC和Label-free三种方案,适配不同实验需求

    • 智能数据分析平台:结合MaxQuant、Perseus等软件,实现精确位点定位与功能注释

    • QC全流程控制:包括酶解效率评估、富集前后检测、质谱波动监控,保障数据可靠性

    无论是标记法还是无标记法,各有优势,关键在于研究目的、样本条件与预算可行性之间的平衡。科研人员在选择前应明确:

    • 样本数量与重复设计

    • 差异检测 vs 机制探索

    • 实验预算与时间周期

    如您对磷酸化蛋白组学研究有更深入的需求,欢迎与百泰派克生物科技联系,我们将根据您的课题特性,提供定制化的技术解决方案,助力高水平科研成果产出。

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