導(dǎo)讀

? iTRAQ/TMT定量蛋白組學技術(shù)

? iTRAQ/TMT標簽分子組成

? iTRAQ/TMT技術(shù)原理

iTRAQ和TMT標簽介紹

說到iTRAQ和TMT很多人可能會以為這是兩中不同的定量組學技術(shù),，但其實呢,，iTRAQ和TMT技術(shù)只是生產(chǎn)商不同，除了標記規(guī)格和標簽分子結(jié)構(gòu)有些許差異,，標記肽段的原理基本上是一樣的,。其中iTRAQ由AB SCIEX所開發(fā)，緊接著Thermo Fisher研發(fā)了TMT,，二者只是專利不同,，但是使用原理基本一致。

iTRA Tag for Relative anduantitation

TMT：Tandem Mass Tag

iTRAQ-TMT標簽結(jié)構(gòu)以及相對定量原理詳解－百泰派克生物

iTRAQ和TMT標記實質(zhì)上就是一種化學體外標記試劑,，能夠特異性標記蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)生的多肽,。iTRAQ和TMT標記的蛋白樣品規(guī)格不同，相比之下TMT能夠標記更廣泛的樣品數(shù),，能夠同時定量分析多組蛋白樣品，少至2個蛋白樣品,，多至10個蛋白樣品,，TMT蛋白定量都能夠做到。通過標記多組不同樣品,，TMT和iTRAQ能夠同時比對正常組織樣品和腫瘤組織樣品的蛋白水平差異,，以及精準檢測腫瘤在發(fā)展的不同階段的蛋白水平變化。

雖然iTRAQ和TMT的標記原理一樣,，但是兩種標簽的結(jié)構(gòu)卻有一些差異,，接下來我們來看看ITRAQ和TMT的標簽結(jié)構(gòu)一個各自的細微差異吧

iTRAQ與TMT的分子結(jié)構(gòu)比較

iTRAQ與TMT的分子結(jié)構(gòu)比較

從上圖來說，我們可以看到iTRAQ和TMT標簽在結(jié)構(gòu)上有著明顯的差異,，但是也有著一些共同點,，首先兩個標簽都由報告基團，平衡基團以及肽反應(yīng)基團組成,，兩個標簽的各自報告基團和平衡基團的總重都是一定的,。另外，兩個標簽的肽反應(yīng)基結(jié)構(gòu)也是一樣的。iTRAQ和TMT標簽的差異在于平衡基團的結(jié)構(gòu),，從下圖可以看到TMT的平衡基團結(jié)構(gòu)比iTRAQ標簽的更為復(fù)雜,。iTRAQ標簽的平衡基團只有幾十Da，而TMT的平衡基團接近200Da,，這也是造成iTRAQ和TMT標簽質(zhì)量差異的原因,。

簡單介紹完兩個標簽的結(jié)構(gòu)后，我們再以iTRA標簽為例,，詳細認識一下iTRAQ分子標簽的結(jié)構(gòu)組成

iTRAQ分子結(jié)構(gòu)組成

iTRA標簽結(jié)構(gòu)

iTRAQ標簽分子骨架由三部分核心組件構(gòu)成：報告基團,，平衡基團和肽反應(yīng)基團。其中,，報告基團和平衡基團構(gòu)成等基團,。不同的iTRAQ標簽的報告基團的重量不同，4-plex標簽的報告基團重量分別是：114,，115,，116，117Da,；平衡基團的質(zhì)量分別是：31,，30，29,，28Da,，使得4個iTRAQ標簽的報告基團總重都是145Da。另外一個核心組件就是肽反應(yīng)基團,，其主要的功能就是與多肽游離的N端氨基發(fā)生置換反應(yīng),，使同位素標簽共價交連到肽段N端。

前面說到標簽報告基團和平衡基團的質(zhì)量,，很多人可能會好奇,，標簽的報告基團僅僅相差幾個Da，這是如何做到的呢,？其實這就是利用了同位素標記的原理,。下面我們以iTRAQ標簽為例進行解釋。

如下圖,，質(zhì)量為114的報告基團包含1個C13,，報告基團質(zhì)量增加1Da。同時平衡基團包含1個C13和1個O18,，質(zhì)量總共增加3Da,，因此，114標簽的總質(zhì)量增加4Da,。以此類推,，115的報告基團增加2Da，平衡基團增加2Da；116的報告基團增加3Da,，平衡基團增加1Da,；117的報告基團增加4Da，平衡基團增加0Da,。以上四個標簽通過對報告基團和平衡基團進行不同的同位素標記后,，各自的報告基團和平衡基團的增加質(zhì)量不同，但是增加的總的質(zhì)量是一樣的,，因此,，標簽的總重相等。

iTRAQ標簽的同位素標記

標簽與肽段反應(yīng)的過程

肽段標記反應(yīng)過程

iTRAQ相對定量研究原理

蛋白質(zhì)首先被裂解為肽段,，然后用iTRAQ試劑進行差異標記,。由于iTRAQ試劑是等量的，即不同同位素在標記同一多肽后在第一級質(zhì)譜檢測,，分子量完全相同,，用串聯(lián)質(zhì)譜方法對在第一級質(zhì)譜檢測到前體離子進行碰撞誘導(dǎo)解離，產(chǎn)物離子通過第二級質(zhì)譜進行分析,。在二級質(zhì)譜分析過程中,，報告基團、質(zhì)量平衡基團和多肽反應(yīng)基團之間的鍵斷裂,，質(zhì)量平衡基團丟失,，產(chǎn)生低質(zhì)荷比(m/z)的報告離子。由于二級質(zhì)譜可分析相對分子質(zhì)量相差1的報告基團,，不同報告基團離子強度的差異就代表了它所標記的多肽的相對豐度,。同時，多肽內(nèi)的酰胺鍵斷裂,，形成一系列 b 離子和 y 離子,，得到離子片段的質(zhì)量數(shù)，通過數(shù)據(jù)庫查詢和比較,，可以鑒定出相應(yīng)的蛋白質(zhì)前體。

iTRAQ定量分析原理

iTRAQ相對定量研究流程

iTRAQ定量分析流程

1-. 對不同的蛋白質(zhì)樣品進行酶切消化成多肽片段

2. 使用不同的iTRAQ標簽對不同蛋白樣品消化產(chǎn)生的多肽片段分別進行標記,，但是不同的iTRAQ標簽的總質(zhì)量是一樣的,。

3. 比例混合各個標記后的樣品

4. 帶上標記的多肽片段經(jīng)過一級質(zhì)譜分離，在一級質(zhì)譜中,，iTRAQ標簽由于總質(zhì)量數(shù)一樣,，來自不同蛋白樣品的相同肽段不能被區(qū)分，因此會一起進入二級質(zhì)譜分析

5. 在二級質(zhì)譜中,，在高能碰撞下iTRAQ的平衡基團會被打碎,，因此報告基團得到釋放，同時肽段也被釋放，碰撞碎裂成二級碎片,。這時通過分析肽段的氨基酸序列,，可以推測對應(yīng)的蛋白質(zhì)的序列；同時各個報告基團的在質(zhì)譜中的信號強度代表多肽在4組樣品中的相對豐度,，即反應(yīng)相應(yīng)的蛋白質(zhì)在4組樣品中的相對表達水平,。

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