TMT标记定量蛋白质组学原理详解

    在蛋白质组学研究中,精准定量是揭示生物学差异的关键。随着多样本、多时间点设计的实验日益普遍,传统的标签自由(label-free)方法在定量一致性与通量方面逐渐暴露出局限。而TMT(Tandem Mass Tag)标记定量蛋白质组学技术,凭借其高通量、低变异性、多重样本并行分析等优势,已成为生命科学研究者进行多组学比较和生物标志物发现的重要工具。

    一、什么是TMT标记定量蛋白质组学?

    TMT标记(Tandem Mass Tag)是一种基于质谱的同位素标记定量技术,可以对多达16个(甚至更多)样本同时进行相对定量。该技术由Thermo Fisher Scientific开发,目前已发展至TMTpro™ 18plex版本,可实现18个样本并行定量,为多样本研究提供极大便利。

    TMT定量的核心优势在于:

    • 多重标记(Multiplexing):支持10、11、16或18个样本同时分析;

    • 高通量、低批次效应,避免实验组间的系统偏差;

    • 高定量一致性,适合临床样本、时间序列、处理组对照等复杂设计。

    二、TMT技术原理详解

    1、标记试剂结构:三部分构成

    TMT试剂由以下三部分构成:

    • 反应基团(Reactive group):可与肽段N端或赖氨酸侧链共价结合

    • 质量归一化部分(Mass normalizer):确保标记后的肽段在MS1层面质量相同

    • 报告离子(Reporter ion):在MS2或MS3碎裂时释放,用于定量

    每种TMT标签的质量总和相同(即等质量标签),在一级质谱中无法区分,但在碎裂后产生不同质量的reporter离子,可在二级/三级质谱中区分并用于定量。

    2、实验流程简述

    TMT蛋白质组学实验流程一般包括以下几个关键步骤:

    (1)蛋白提取与酶解

    • 从不同样本中提取蛋白质,并用胰蛋白酶进行酶解,获得肽段。

    (2)TMT标记

    • 每个样本酶解后的肽段分别用不同的TMT标签标记。

    (3)样本混合与分级

    • 所有标记完成的样本等比例混合;

    • 使用高pH反相液相色谱(High-pH RPLC)或强阳离子交换(SCX)进行肽段分级,提高覆盖率。

    (4)LC-MS/MS分析

    • 采用高分辨质谱平台(如Orbitrap Fusion Lumos、Exploris 480等)进行串联质谱分析;

    • 通常使用MS3模式以降低共碎片干扰,提高定量精度。

    (5)数据分析

    • 通过Proteome Discoverer等专业软件进行肽段识别、reporter离子提取和相对定量。

    三、TMT相较Label-Free的技术优势

    特性 TMT标记 Label-Free
    多样本并行 支持多至18样本同时分析 每次上机一个样本
    定量一致性 易受批次波动影响
    缺失值率 较低 较高,尤其是低丰度蛋白
    通量 较低
    实验成本 较高 较低

    因此,对于需要多样本间精确比较的研究,如疾病分型、药物响应、时间序列研究等,TMT无疑是更优选择。

    四、应用场景:TMT在生命科学中的广泛应用

    1、疾病机制研究

    通过对疾病组与对照组样本进行TMT标记定量,研究者可以精准识别差异蛋白,揭示疾病发生机制。例如:

    • 肿瘤组织与邻近正常组织的蛋白表达差异;

    • 自身免疫疾病患者血浆蛋白谱比较。

    2、药物筛选与靶点验证

    TMT技术可用于评估药物处理前后蛋白水平变化,协助新药作用机制研究和靶点验证。

    3、生物标志物筛选

    通过大样本TMT分析,可发现稳定表达变化的候选蛋白质标志物,为临床转化打下基础。

    4、时间序列分析

    TMT标记非常适用于0h、6h、12h、24h等多时间点设计,便于研究动态蛋白变化。

    五、百泰派克生物科技的TMT定量蛋白质组学解决方案

    在百泰派克生物科技,我们整合先进的质谱平台(如Orbitrap Exploris 480、Fusion Lumos)与优化的TMT数据处理流程,为科研及企业客户提供:

    • 高覆盖率:平均可定量7000+蛋白,50000+肽段;

    • 高定量精度:采用MS3校正算法,有效降低同位素干扰;

    • 高数据完整性:多通道样本混合分析,极大降低缺失值率;

    • 多样本支持:支持TMTpro 16/18plex,适合大队列分析;

    • 个性化分析服务:从功能注释、通路富集到生信解读,一站式交付。

    无论您是开展基础研究,还是进行生物标志物筛选、药物开发验证,百泰派克生物科技都能为您的TMT蛋白质组学项目提供高质量支持。

    随着生命科学研究不断深入,研究者对于蛋白表达水平变化的解析需求也在不断提升。TMT标记定量技术,以其多重样本并行、高通量和定量准确等优势,已成为蛋白质组学研究的重要支撑手段。在百泰派克生物科技,我们不仅关注质谱数据的质量,更关注数据背后的生物学意义。通过高标准的实验平台与深度生信分析能力,我们致力于助力科研人员在蛋白质组学研究中取得更具价值的发现。

    百泰派克生物科技--生物制品表征,多组学生物质谱检测优质服务商

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