導(dǎo)讀

? iTRAQ/TMT定量蛋白組學(xué)技術(shù)

? iTRAQ/TMT標(biāo)簽分子組成

? iTRAQ/TMT技術(shù)原理

iTRAQ和TMT標(biāo)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(xué)技術(shù)，但其實呢，iTRAQ和TMT技術(shù)只是生產(chǎn)商不同，除了標(biāo)記規(guī)格和標(biāo)簽分子結(jié)構(gòu)有些許差異，標(biāo)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，使用原理基本一致。

iTRA Tag for Relative anduantitation

TMT：Tandem Mass Tag

iTRAQ-TMT標(biāo)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(biāo)記實質(zhì)上就是一種化學(xué)體外標(biāo)記試劑，能夠特異性標(biāo)記蛋白質(zhì)酶解產(chǎn)生的多肽。iTRAQ和TMT標(biāo)記的蛋白樣品規(guī)格不同，TMT能夠標(biāo)記更廣泛的樣品數(shù)，能夠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(biāo)記多組不同樣品，TMT和iTRAQ能夠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。

iTRAQ和TMT的標(biāo)記原理一樣，兩種標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)卻有一些差異，我們來看看ITRAQ和TMT的標(biāo)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(biāo)簽在結(jié)構(gòu)上有著明顯的差異，也有著一些共同點，兩個標(biāo)簽都由報告基團，平衡基團以及肽反應(yīng)基團組成，兩個標(biāo)簽的各自報告基團和平衡基團的總重都是一定的。兩個標(biāo)簽的肽反應(yīng)基結(jié)構(gòu)也是一樣的。iTRAQ和TMT標(biāo)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(biāo)簽的更為復(fù)雜。iTRAQ標(biāo)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(biāo)簽質(zhì)量差異的原因。

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

iTRAQ分子結(jié)構(gòu)組成

iTRA標(biāo)簽結(jié)構(gòu)

iTRAQ標(biāo)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(biāo)簽的報告基團的重量不同，4-plex標(biāo)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(biāo)簽的報告基團總重都是145Da。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(biāo)簽共價交連到肽段N端。

前面說到標(biāo)簽報告基團和平衡基團的質(zhì)量，很多人可能會好奇，標(biāo)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(biāo)記的原理。下面我們以iTRAQ標(biāo)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。平衡基團包含1個C13和1個O18，質(zhì)量總共增加3Da，114標(biāo)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(biāo)簽通過對報告基團和平衡基團進行不同的同位素標(biāo)記后，各自的報告基團和平衡基團的增加質(zhì)量不同，增加的總的質(zhì)量是一樣的，標(biāo)簽的總重相等。

iTRAQ標(biāo)簽的同位素標(biāo)記

標(biāo)簽與肽段反應(yīng)的過程

肽段標(biāo)記反應(yīng)過程

iTRAQ相對定量研究原理

蛋白質(zhì)被裂解為肽段，用iTRAQ試劑進行差異標(biāo)記。由于iTRAQ試劑是等量的，即不同同位素在標(biāo)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(biāo)記的多肽的相對豐度。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(biāo)簽對不同蛋白樣品消化產(chǎn)生的多肽片段分別進行標(biāo)記，不同的iTRAQ標(biāo)簽的總質(zhì)量是一樣的。

3. 比例混合各個標(biāo)記后的樣品

4. 帶上標(biāo)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(biāo)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，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，報告基團得到釋放，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；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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