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iTRAQ技术及其在蛋白质组学中的应用


ISSN 10077626 CN 113870 / Q

中国生物化学与分子生物学报

http : / / cjbmb. bjmu. edu. cn

Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology

2011 年 7 月 27 ( 7 ) : 616 ~ 621

· 综述 ·

iTRAQ 技术及其在蛋白质组学中的应用
1) 2) 1) 3) 2) 2) * 谢秀枝 , 王 欣 , 刘丽华 , 董世雷 , 皮雄娥 , 刘 伟 (
1)

内蒙古工业大学化工学院, 呼和浩特
3)

010051 ;

2)

浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所, 杭州 321004 )

310021 ;

浙江省师范大学化学与生命学院, 金华

摘要

近年来随着蛋白质组学的迅速发展, 其相应的方法学研究也取得了巨大的进步, 一系列新技术

极大地促进了这门学科的发展 . 相对和绝对定量同位素标记( iTRAQ ) 技术 融入了蛋白质组学研究中, 与高度敏感性和准确性的串联质谱及多维液相色谱联用技术已成为蛋白质定性和定量研究的主要工 具之一 . 该技术可对复杂样本 、 细胞器 、 细胞裂解液等样本进行相对和绝对定量研究, 具有较好的定 量效果 、 较高的重复性 . 由于其能够同时对多达 8 种样品进行标记分析, 故在生命科学的各个领域得 实验流程 、 优缺点及近几年的应用进展进行综述 . 到了广泛的应用 . 本文对 iTRAQ 的原理 、 关键词 物标记物 中图分类号 Q51 相对和绝对定量同位 素 标 记 ( iTRAQ ) 技 术; 蛋 白 质 组 学; 串 联 质 谱; 多 维 液 相 色 谱; 生

ITRAQ Technology and Its Application in Proteomics
XIE Xiu-Zhi

2) 1)

1)

, WANG Xin

2)

,LIU Li-Hua

1)

,DONG Shi-Lei

3)

,PI Xiong-E 2 ) ,LIU Wei

2) *

School of Chemical Engineering ,Inner Mongolia University of Technology ,Hohhot 010051 , China ;
3)

Institute of Plant Protection and Microbiology , Zhejiang Academy of Agricultural Sciences ,Hangzhou 310021 , China ; School of Chemistry and Life Science ,Zhejiang Normal University ,Jinhua 321004 , China )

Abstract In the past years ,proteomics was developed quickly and its corresponding methodological research has also been made great progress , a series of new technologies blended in proteomics technology , particularly the new combination of multi-dimensional liquid chromatography and mass spectrometry ( MS ) -based technologies with protein fragmentation methods ,enable us easily to identify the dynamics of proteins profiles in any complex biological process. Isobaric tags for relative and absolute quantification ( iTRAQ ) is one of the new techniques with high sensitivity and accuracy ,demonstrating a remarkable advantage in simultaneous analysis of multiple samples and subsequently providing the relative quantification on hundreds of proteins at one time. The iTRAQ reagent produced high quality , reproducible result in enriched complexes ,organelles ,and whole cell lysates. Hence iTRAQ has been widely used in areas of life science. This review will focus on the principle ,experimental procedure and application of iTRAQ in the last few years. Key words isobaric tags for relative and absolute quantification ( iTRAQ ) ; proteomics ; tandem mass spectrometry ; multi-dimensional liquid chromatography ; biomarker 人类基因组计 划 的 顺 利 完 成, 使生命科学研究 的重心转到了生物 功 能 的 整 体 研 究 上 . 但 由 于 基 因 组学自身的局限性, 它无法回答诸如蛋白质的表达 时间 、 表达水平 、 翻译后修饰以及蛋白质与蛋白质或 与其它生物分子的相互作用等问题 . 自 1994 年澳大 利业科学家 Wilkins 和 Williams 等 第 一 次 提 出 蛋 白 质组学的概念以来
[1]

0315 ; 接受日期: 20110513 收稿日期: 2011国际科技合作项目( No. 2008DFA32080 )
*

86404066 ; E-mail : biolwei@ sina. com 联系人 Tel : 0571 -

Received : March 15 , 2011 ; Accepted : May 13 , 2011 Supported by the International Technology Cooperation Projects ( No. 2008DFA32080 )
*

, 蛋白质组学已经在生命科学

Corresponding author

Tel : 0571 86404066 ;

及医学的各个研究领域蓬勃发展 . 过去, 许多科学家

E-mail : biolwei@ sina. com

第7期

谢秀枝等: iTRAQ 技术及其在蛋白质组学中的应用

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都致力于蛋白质组 的 大 规 模 定 性 分 析, 而如何系统 地识别和定量一个蛋白质组则是如今蛋白质组学研 究的一个主要目的, 因为蛋白质浓度对于其功能的 实现有着非常重要 的 作 用 . 一 种 特 殊 蛋 白 质 在 浓 度 就能预 示 细 胞 的 突 变 过 程 . 同 时, 许多蛋 上的变化, 白质生物标记物也是以含量丰度的变化来显示生物 体内某种功能的实现或者疾病的发生 . 因此, 对蛋白 质的相对和绝对浓 度 进 行 测 量 就 变 得 非 常 重 要 . 近 有关高通量 蛋 白 质 组 学 的 仪 器 、 试 剂、 技术的 年来, 大力发展使得同时 识 别 和 比 较 疾 病 发 生, 以及与疾 病治疗相关的蛋白 表 达 水 平 变 化 成 为 可 能
[2]

素试剂来同时 标 记 和 比 较 8 种 ( 或 4 种 ) 不 同 的 蛋 白质样品 . 以 8 种不同的同位素试剂为例, 这些试剂 ( Fig. 1 ) 由 3 个不同的化学标签组成: 标签分子分别 114 、 115 、 116 、 117 、 118 、 119 和 121 的 由质量为 113 、 191 、 190 、 质 量 为 192 、 报 道 基 团 ( reporter group ) , 189 、 188 、 187 、 186 和 184 的 平 衡 基 团 ( balance group ) 和 1 个 相 同 的 反 应 基 团 ( reactive group ) 组 成 . 肽反 应 基 团 将 iTRAQ 标 签 与 肽 段 的 N-端 基 团 可标记所有酶解肽段, 在其 和每个赖氨酸侧链相连, 上 8 种报告基团通 过 平 衡 基 团 与 反 应 基 团 相 连 . 报 告基团和平 衡 基 团 的 平 衡 分 子 量 都 为 305 , 因此改 变任一 iTRAQ 试剂, 不同同位素在标 记 同 一 多 肽 后 在第一级质谱检测, 分子量都完全相同 . 而在串联质 谱中, 同 重 元 素 标 记 肽 段 自 Fig. 1 所 示 虚 线 部 分 裂 平衡基团在二级质谱发生中性丢失 . 信号离子表 解, 因 此, 根据波峰 现为不同质荷 比 ( 113 ~ 121 ) 的 峰, 的高度及面积, 可以得到蛋白质的定量信息 . iTRAQ 技术 的 大 体 流 程 如 Fig. 2 所 示 . 样 品 一 般先经胰蛋白酶 裂 解 、 烷 基 化、 酶 解 为 肽 段, 所产生 再将 的肽段用 iTRAQ 试剂多重标签进行 差 异 标 记,
[5] 标记样本 相 混 合, 最 后 用 LC-MS / MS 进 行 分 析 .

. 相对

和绝对定量同位素标记( isobaric tags for relative and absolute quantitation ,iTRAQ ) 技 术 是 美 国 应 用 生 物 系统 公 司 在 2004 年 推 出 的 一 项 新 的 体 外 同 位 素 标 记技术
[3]

. 使 用 该 技 术 可 以 寻 找 差 异 表 达 蛋 白, 并

同时可以对 1 个基因组表达的全 分析其蛋白功能, 部蛋白质或 1 个复杂的混合体系中的所有蛋白质进 iTRAQ 技术已经在蛋白质 行精确定量和鉴定 . 如今, 组学的定量研究中得到了极其广泛的应用 .

1

iTRAQ 技术的原理及其操作流程
iTRAQ 技术 使 用 8 种[4] ( 或 4 种 ) 不 同 的 同 位

每 一 个 iTRAQ 实 验 都 会 产 生 成 千 上 万 个 光 谱 , 数千

Fig. 1

Eightplex reagent structure

The iTRAQ reagent was designed as an isobaric tag consisting of a charged

reporter group ,a peptide reactive group ,and a neutral balance portion to maintain an overall mass of 305. These unique reagents ,upon MS / MS fragmentation give rise to eight unique reporter ions ( m / z = 113 ~ 121 besides 120 ) that are used to quantify their respective samples . The iTRAQ reagents label lysine residues and the N-termini of peptides , and 100% sequence coverage is possible with appropriate digestion conditions

个可识别多肽和上百个可鉴定蛋白 . 因此, 生物信息 学的工具和分析方法对于分析和解释这些数据是必 不可少的 . 许多新近 开 发 的 数 据 管 理 和 分 析 工 具 可

Protein 以用来分 析 这 些 庞 大 的 数 据 . 如 Pro Quant 、 Pilot 等由 iTRAQ 试 剂 制 造 商 提 供 的 软 件 及 其 它 大 量免费软件
[6]



2

iTRAQ 技术的优缺点
目前, 蛋白质组学研究中应用的比较成熟的定

量方法主要有两种 . 一 种 基 于 传 统 双 向 凝 胶 电 泳 及 另一种基于 质 谱 检 测 技 术 . 目 前, 应用比较广 染色, 泛的双向 电 泳 技 术 主 要 是 双 向 荧 光 差 异 凝 胶 电 泳

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Fig. 2

Experimental process of iTRAQ technology

General scheme of a multiplex reaction of eight different

samples ( S1-S8 ) ,designated by eight different colours. Each individual sample is reduced ,alkylated and enzymatically digested with trypsin. The resulting peptide pool ( s ) are then labeled with the multiplex tags ,respectively ,in a parallel set of reactions and combined and subsequently analyzed by LC-MS / MS

( two-dimensional

fluorescence

difference

gel

iTRAQ 标记目 对组织来源的蛋白质进行分析; 第三, 大大降低了实验过 前可使 8 个样本同 时 相 对 量 化, 程中所 引 入 的 技 术 误 差, 而 ICAT 标 记 只 限 于 2 个 SILAC 至 今 只 有 3 个 被 使 用 . 本 文 对 目 前 已 样本, 有的同位素标记技术进行了比较, 其 结 果 如 Table 1 所示 . 非标记定量法是最近才提出的应用于定量蛋白 质组学研究的新方 法 . 它 包 括 基 于 色 谱 峰 面 积 定 量 法及利用二级离子信号的强度进行的 MRM ( 多反应 监测) 检测 等 . 非 标 记 定 量 法 不 需 要 同 位 素 标 签 做 内部标准, 具有经 济 、 高 通 量 和 省 时 省 力 等 优 点. 然 而, 这种技术比较依赖于仪器的状态 、 样品的复杂性 以及一些未知因素 . 由于目前质谱技术水平的限制, 非标记定量法的灵敏度和准确性都比不上标记定量 背景噪音和仪器条 法 . 标记定量法将离子抑制效应 、 件等系统 误 差 的 影 响 降 到 了 最 小 . 基 于 以 上 优 点, iTRAQ 技术已成为目前蛋白质组学定量方法中一个 十分重要的技术, 其作用已经在许多生物体和组织 研究中得到证明
[79]

electrophoresis ,2D-DIGE ) . 但由于双 向 电 泳 本 身 的 弊端, 其对蛋白质 的 分 离 受 到 蛋 白 丰 度 、 等 电 点、 分 子量和疏水性等的 限 制, 对 于 低 丰 度 蛋 白、 极大( 相 对分子质量 > 200 kD ) 和 极 小 蛋 白 ( 相 对 分 子 质 量 < 8 kD ) 、 极碱性蛋白和疏水性蛋白都难以进行有 效分离 . 因此, 限制了其应用 范 围 . 而 iTRAQ 技 术 可 以对任何类型 的 蛋 白 质 进 行 鉴 定 . 此 外, 双向凝胶 电泳操作费时费力, 难以实现和质谱的直接联用, 不 易自动化 . 基于质谱的蛋白质组学定量技术可以分为两大 类: 标记定量技术( labeling quantitation ) 和 非 标 记 定 量技术 ( label-free quantitation ) . 而 前 者 则 可 更 细 分 为体内 标 记 ( in vivo labeling ) 技 术 和 体 外 标 记 ( in vitro labeling ) 技术 . 标 记 定 量 技 术 可 通 过 使 用 代 谢 标记( metabolic labeling , N 标记) 、 同位素编码的亲 和签( isotope-coded affinity tags ,ICAT ) 和 在 培 养 过 程中使用稳定性同位素标记的氨基酸 ( stable isotope labeling of amino acids in culture ,SILAC ) 等 来 区 别 两种不同样品的蛋 白 质, 后再通过质谱进行含量比 较 . iTRAQ 标 记 相 比 ICAT / SILAC 等 主 要 有 以 下 优 点: 第 一, 标 记 发 生 反 应, 单肽来自于自由的氨群 ( 在氨基酸 N 端的每个肽或在侧链上的赖氨酸 ) , 因 此相对定量化; 第 二, 作 为 标 记 的 反 应 不 在 活 细 胞, 它适合所有类型的蛋白质样品, 而不像 SILAC , 不能
15

, 其 优 越 性 也 在 逐 步 地 凸 显. 但

iTRAQ 技术本身的某 些 性 质 也 制 约 了 它 的 应 用, 比 如 iTRAQ 试剂几乎可以与样本中的 所 有 蛋 白 结 合, 容易受样本中的杂质蛋白及样本处理过程中缓冲液 的污染, 需要对样本 进 行 预 处 理 并 尽 量 减 少 操 作 过 程中的污染 . 此外, 目前 iTRAQ 试 剂 仍 非 常 昂 贵, 这 也一定程度制约了它的广泛应用 .

第7期 Table 1

谢秀枝等: iTRAQ 技术及其在蛋白质组学中的应用 Comparison of several isotope labeling techniques In vivo labeling In vitro labeling ICAT ICAT : 8 / CyscICAT : 9 / Cys ITRAQ

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Methods SILAC Mass difference Dependent of amino acid
15

N labeling

Dependent of peptide sequence

Mass tag 113 ,114 , 115 , 116 , 117 , 118 , 119 and 121 All type samples of protein

Samples type

Mammalian cells , lower Yeast , bacteria and organisms ( yeast ,bacteria , mammalian worms and plant cells )

All type of protein samples

Labeled separation Labeled target

Protein separation techniques Protein separation techniques Peptides separation such as SDS-PAGE , LC such as SDS-PAGE , LC techniques such as LC Protein ( optional amino acid ) Protein ( N-terminal peptide ; Peptide ( Cys ) lysine ,arginine ,glutamine , asparagine side chain ) No cross reaction ,but need Needing to optimize the to know mass difference of labeling efficiency ,may sequences over-loaded labeled

Peptides separation techniques such as LC Peptide ( N-terminal amino acids , lysine side chain ε -amino ) All labeled

Tag-specific

No cross reaction

3

iTRAQ 技术在蛋白质组学中的应用
iTRAQ 技术自 2004 年开发以来, 以其独特的优

及含有铁硫簇蛋白相对含量也有上调 . 此外, 大量假 想蛋白质的含量也 发 生 了 显 著 变 化 . 该 研 究 为 硫 酸 盐还原菌应激反应机制的研究奠定了基础 . 3. 2 iTRAQ 技术在动植物研究中的应用 Golovan 等[12] 利用 iTRAQ 技术处理了猪肝细胞 对其中 880 种 蛋 白 进 行 分 析, 在 中的 1 476 种蛋白, 他们发现一些与能量 错误识别率 小 于 5% 条 件 下, 代谢 、 分解代谢 、 生物合成 、 电子传递 、 氧化还原酶类 反应等有关的蛋白 含 量 都 大 大 增 加 了, 这些蛋白在 肝脏作为化学和能量工厂这一角色中都起着重要的 他们还 将 人 类 、 小鼠和猪的肝脏蛋白进 作用 . 同时, 发 现 三 者 80% 蛋 白 都 是 一 样 的 . 另 行了比较分 析, 外, 他们还发现, 动物的性别或经转基因引入 1 个异 常的植酸酶 都 会 对 猪 5% 肝 脏 总 蛋 白 产 生 影 响 . 当 使用 q value 将 错 误 发 生 率 ( FDR ) 控 制 在 0. 1% 以 2 就只有 4 种 蛋 白 在 性 别 差 异 上 表 现 出 不 同, 内时, 种蛋白在品 系 ( 转 基 因 / 传 统 ) 中 表 现 出 不 同 . 该 研 究有助于人们更好地了解不同动物肝脏蛋白质组的 差异 . 同时, 这一研 究 还 可 为 改 善 猪 肉 品 质 、 人类疾
[13] 病和异种器官移植等研究提供理论依据 . Zhu 等

势在蛋白质组学定 量 研 究 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 . 目 前, 它可以同时对多达 8 种样品进行分析, 且应用范 围广 . 下面就 iTRAQ 技术近几年在生 命 科 学 领 域 的 一些应用做一简单的介绍 . 3. 1 iTRAQ 技术在微生物研究中的应用 Zhou 等
[10]

将 iTRAQ 技术引入到抗菌肽的 研 究

中 . 他们使用 iTRAQ 结合多维液相色 谱 和 串 联 质 谱 研究经最 小 抑 菌 浓 度 下 的 人 源 中 性 白 细 联用技术, 1 处理后大肠 杆 菌 的 细 胞 变 化 . 研 究 胞抗菌肽 HNP结果表明, 一些参与 糖 酵 解 过 程 的 蛋 白 酶 含 量 丰 度 AcnB 经 HNP1 处 降低了 . 相 反, 许 多 蛋 白 如 AceE 、 理后含量丰度都显 著 提 高 了, 而这些蛋白很有可能 这些蛋白 与抑制反应的补偿性应答有关 . 他们认为, 含量丰度的增加或降低可能是由于抗菌肽的抗菌作 用而引起 . 所以, 这些蛋白可以作为筛选更具抗菌活
[11] 性的抗菌肽的靶蛋白 . Redding 等 采用 iTRAQ 技

术 分 析 了 硝 酸 盐 胁 迫 对 Desulfovibrio vulgaris Hildenborough ( DvH , 一种硫酸盐还原细菌) 细胞蛋 白质 组 成 的 影 响 . 共 有 多 达 737 种 蛋 白 质 被 检 测 得 到 . 这些蛋白质 占 DvH 总 蛋 白 22% , 分布于各种功 能范围 . 分析结果 表 明, 在 硝 酸 盐 胁 迫 下, 中枢代谢 和硫酸盐 还 原 途 径 中 的 蛋 白 质 没 有 出 现 较 大 的 变 化, 但硝酸盐还原代 谢 通 路 相 关 的 蛋 白 含 量 有 所 增 脯氨酸 、 甜菜碱和谷氨酸转运系统的蛋白 加 . 其中, 质含量提高, 氧 应 激 反 应 蛋 白、 大 量 ABC 转 运 系 统

使用 iTRAQ 技术 鉴 定 了 芸 苔 属 植 物 保 卫 细 胞 中 的 相对蛋白成份 . 他们 用 相 对 定 量 的 方 法 在 经 脱 落 酸 处理 过 的 样 品 中 和 对 照 组 中 鉴 定 出 431 种 蛋 白 质 . 在含量丰度相对上调的 66 种蛋白质中, 与应激和防 御有关的蛋白占大多数 . 38 种 蛋 白 的 含 量 丰 度 下 调 了, 其中许多都与新陈代谢和蛋白合成有关 . 也未曾 有人报道过这些蛋白与脱落酸敏感或与气孔的开合 有关 . 他们的研究不 仅 建 立 了 一 个 完 整 的 脱 落 酸 敏

620

中国生物化学与分子生物学报

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感蛋白库, 而且鉴定出几种新的蛋白, 为后续研究其 在植物保卫细胞中 的 功 能 奠 定 了 基 础 . 抗 药 性 是 目 其复杂的抗药机制还 前胃癌治疗的一个 主 要 瓶 颈, 未被完全了解 . 为了 阐 明 胃 癌 的 分 子 抗 药 机 制,Hu 等
[14]

HSP27 等, 其中许多蛋白都有可能成 蛋白 ZFPM1 、 为指 示 经 C3 胞 外 酶 处 理 后, 细胞组成变化的候选 生物标记 . 3. 4 iTRAQ 技术在血浆研究中的应用 血浆被认为是一个很有前景的与疾病相关的生 物标记物 . 由于血浆 浓 度 范 围 的 复 杂 性 和 动 态 性 仍 是如今这一研究的主要障碍 . 因此, 开发能够识别新 的血浆生 物 标 记 物 的 蛋 白 质 组 学 方 法 是 很 有 必 要
[17] 分别用免 疫 耗 竭 和 蛋 白 均 衡 器 去 除 高 的 . Ye 等

首先将 iTRAQ 技术 引 入 了 胃 癌 抗 药 性 机 制 的

研究中 . 他 们 以 抗 长 春 新 碱 的 SGC7901 / VCR 细 胞 系和 其 亲 本 细 胞 系 SGC7901 为 研 究 对 象, 使用 iTRAQ 结合 LC-MS / MS 技 术 进 行 分 析, 共 发 现 820 种 蛋 白 质, 其 中 91 种 蛋 白 在 SGC7901 / VCR 和 SGC790 中表达有差异 . 使 用 Western 印 迹 技 术 进 一 步 验 证 了 许 多 表 达 上 有 差 异 的 蛋 白, 最终证实 SGC7901 / VCR 中 的 MVP 蛋 白 和 抗 药 性 有 关 . 这 一 iTRAQ 技 术 在 识 别 癌 症 细 胞 蛋 白 表 达 差 研究表明, 异上具有很好的效果 . 3. 3 iTRAQ 技术在脑神经组织研究中的应用 脑脊髓炎及多发性硬化症是目前常见的脑部疾 病 . 蛋白酶和肽酶是重要的细胞功能调节阀, 蛋白酶 的异常活动可 能 会 导 致 一 些 脑 部 疾 病 的 发 生 . Jain 等
[15]

分度蛋白技术将血 浆 蛋 白 进 行 预 处 理, 随后用 8 杯 的 iTRAQ 技术进行标记, 最后用强阳 性 离 子 交 换 树 脂结合液相色谱和 质 谱 联 用 技 术 分 析 . 研 究 结 果 表 明, 两种预处理方法在识别蛋白数量上是互补的 . 好 的色层析技 术 对 于 进 一 步 分 离 经 iTRAQ 标 记 的 多 肽是非常重 要 的 . 两 种 预 处 理 方 法 各 自 识 别 出 320 和 248 种 不 同 的 蛋 白, 其中包括大量的生物功能蛋
7 [18] 白和动态范围在 10 内的蛋白 . Tonack 等 提供了

一个技术上 更 加 详 细 的 以 iTRAQ 技 术 为 基 础 的 量 化血清蛋白中高丰 度 蛋 白 的 免 疫 耗 竭 的 方 法 . 他 们 包括在进行 对标准的 iTRAQ 实 验 方 法 做 了 改 良, iTRAQ 标记时将三乙胺碳酸氢钠缓冲液改为碳酸氢 钠缓冲液, 在检测时混合每个样本的复制标签 . 用这 共 鉴 定 出 217 种 种经 改 良 的 方 法 检 测 胰 腺 癌 样 本, 蛋白 ( 5 773 种 多 肽 ) , 其 错 误 发 生 率 小 于 1% ,254 种蛋白测定的置信度大 于 95% . 共 获 得 了 234 种 蛋 白( 置信度 95% ) 血清蛋白的定量数据, 其中包括组 织泄漏浓度范围内出现的蛋白种类 . 试验结果表明, iTRAQ 技术在检测组织泄漏范围内的蛋白具有很高 的敏感性 .

使用 iTRAQ 技术研 究 了 经 鸟 枪 法 处 理 后 的 无

来比较正常 胰蛋白酶和部分含 有 胰 蛋 白 酶 的 多 肽, 的和实验性自身免疫性脑脊髓炎鼠腰部脊髓的蛋白 酶组成变化 . 他 们 发 现 了 许 多 蛋 白 质 如: α 1 -巨 球 蛋 α 1 B-糖蛋白 、 β 2 -微球蛋白 、 白( 一种蛋白酶抑制剂) 、 染色光 多 肽 、 硫 化 糖 蛋 白 1 等 . 这 些 蛋 白 经 iTRAQ 试剂处理后, 其含量在两种细胞中发生了变化 . 这表 明, 这些蛋白可能作为蛋白水解物的标志物, 这些水 解产物是由自身免疫性脑脊髓炎中改变的蛋白酶所 催化水解的 . 经随后的 Western 印迹实 验 证 实, 在实 验性自身免疫性脑 脊 髓 炎 组 织 中, 的确存在特殊的 蛋白质的分裂调节 异 常 . 另 1 个 蛋 白 水 解 变 化 发 生 在 α 2 -巨球 蛋 白 . 同 时, 他 们 还 发 现 了 另 1 个 与 α1 巨球蛋白类似的蛋白酶抑制剂 . 这一研究结果表明, 在动物体内正常的神经元水解蛋白过程和实验性自 身免疫性 脑 脊 髓 炎 内 源 性 的 蛋 白 水 解 调 节 是 不 同 的 . 这些研究结果可 能 作 为 以 蛋 白 酶 抑 制 剂 为 基 础 的 治 疗 多 发 性 硬 化 症 的 基 本 原 理 . Muetzelburg 等
[16]

4

展望
随着 人 类 基 因 组 计 划 的 完 成, 生命科学研究已

进入了后基因组时 代 . 蛋 白 质 组 学 的 研 究 已 成 为 当 今生命科学研究领 域 中 的 一 个 重 要 分 支 . 该 技 术 可 用于寻找和发现区别于正常生理状态下的疾病特异 表达蛋白, 这有利于 疾 病 发 病 机 理 的 阐 明 及 疾 病 的 预防 、 诊断 、 预后和 疗 效 监 测, 并可用作新靶点来开 发临床治疗药物 . 国际上, 蛋白质组学研究进展十分 迅速, 不论基础理论还是技术方法, 都在不断进步和 完善 . 国内结合多维液相色谱和串联质谱的 iTRAQ 技术也以其独特的优点得到了比较广泛的应 用
[10 ,13 ,14]

用 iTRAQ 和质谱串 联 技 术 识 别 了 能 指 示 经 肉

毒杆菌 C3 胞外酶处理的神经元细胞的细胞组成 变 化的 生 物 标 记 物 . 他 们 一 共 鉴 定 出 355 种 不 同 的 蛋 白, 其中 135 种可以定量 . 发现经 C3 胞外酶处理后, 55 种蛋白的 含 量 发 生 了 改 变, 其 中 44 种 蛋 白 的 含 量丰度有较 大 提 高, 仅 11 种 蛋 白 质 含 量 丰 度 降 低 2-HS-糖 蛋 白 、 了 . 这些蛋白包括 α 巨噬细胞游走抑 制因子 、 染 色 体 蛋 白 5、 核 纤 层 蛋 白 A / C、 锌指结构

. 本实验室目前正在进行抗菌肽作用机 理

的研究, 期望利用 iTRAQ 技术研究抗 菌 肽 体 内 表 达 后宿主菌的 蛋 白 含 量 变 化, 以 阐 明 其 作 用 机 理. 目

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谢秀枝等: iTRAQ 技术及其在蛋白质组学中的应用

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iTRAQ 技术虽然还有一些缺点和不足之处, 前, 但该 技术在生命科学领 域 的 中 的 应 用 价 值 已 凸 显, 该技 术必将在未来的蛋白质组学研究中得到更加广泛的 应用, 为进一步了解 蛋 白 质 在 生 命 过 程 中 的 动 态 变 化做出积极巨大的贡献 . 参考文献( References )
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