稳定同位素标记方法在蛋白质组学定量分析中的应用

收稿日期:2005201227;修回日期:2005207228作者简介:孟丽丽(1977～),女(汉族),河北人,硕士生(导师:齐孟文),从事核技术应用与酶联免疫试剂盒开发第18卷第4期2005年11月同位素JournalofIsotopesVol.18No.4Nov.2005稳定同位素标记方法在蛋白质组学定量分析中的应用孟丽丽,齐孟文(中国农业大学核技术应用实验室,北京100094)摘要:蛋白质表达水平定量分析是蛋白质组学研究的一项关键内容,它依赖于精确的、高通量的、具重复性的技术。目前,应用稳定同位素标记技术定量蛋白质表达水平是最准确的方法之一,且联合色谱质谱技术更具优势。本文论述了这一技术的广泛应用和最新的研究进展。关键词:蛋白质组;稳定同位素标记;质谱;定量分析中图分类号:TL92;TQ937文献标识码:A文章编号:100027512(2005)0420245205ApplicationofQuantitativeProteomicsExpressionAnalysisUsingStableIsotopeLabelingMENGLi2li,QIMeng2wen(LaboratoryforApplicationofNuclearTechniques,ChinaAgricultureUniversity,Beijing100094,China)Abstract:Quantitativeproteinexpressionprofilingisacrucialpartofproteomicsandre2quirestechniquethatareabletoefficientlyprovideaccurate,high2throughputandreproduc2ibledifferentialexpressionvaluesforproteinsintwoormorebiologicalsamples.Atpresent,stableisotopelabelingisprobablyconsideredasoneofthemostaccuratewaystorelativelyquantifyproteinexpressionlevelsandadditionallystableisotopelabelingmaybedirectlycombinedtoLCMS/MSapproaches.Insummary,thistechniquehasitsadvantagesinquan2titativeproteomics.Theapplicationandthelatestprogressesaboutthistechniquearedis2cussed.Keywords:proteomics;stableisotopelabeling;MS;quantitativeanalysis蛋白质组通常定义为一个基因组、一种生物或一种细胞/组织所表达的全套蛋白质[1]。由于剪切方式的变化和翻译后的修饰,使得蛋白质组研究比基因组更加复杂,增加这种复杂性的另一因素是蛋白质丰度随环境变化而变化,即蛋白质为适应环境自身长期进化或环境应激而发生的改变。通过了解这些功能活动变化的过程,或许可以揭示为什么“健康”细胞有别于“疾病”细胞和细胞为什么有不同的行为方式。蛋白质组学研究的一项关键内容,是在对比环境下对蛋白质的差异表达进行准确的定量分析,通过比较正常与异常细胞或组织中蛋白质表达水平的差异,进而找到此环境下密切相关的差异蛋白所引发的疾病,从而确定多种致病因子在对机体作用时最重要的靶分子,为临床诊断、病理研究、药物筛选、新药开发、新陈代谢研究等提供理论依据。过去,主要采用二维差异凝胶电泳(DIGE)技术分析蛋白质的差异表达。近年来发展起来的一种稳定同位素标记(StableIsotopeLabe2ling)及质谱分析技术,因其使用稳定同位素标记,使得质谱检测更具特异性,加之质谱分析固有的准确性和采用束流检测后的高度灵敏性,使其在低丰度蛋白质的分析中展现出良好的应用前景。1技术介绍近年来,基于质谱技术,稳定同位素标记技术定量分析蛋白质表达水平获得了很大进展。它是在两套对比标本中用同一核素的不同稳定性同位素标记蛋白或多肽。通常是用富含某种重质同位素(比如:2H、l3C、l5N、l8O)的试剂标记与被分析肽段相同的肽段作为其内标物,被分析肽段则与正常的同种试剂(即其中所有元素的含量皆为天然丰度)结合。内标肽段与被分析肽段(组成为一个“分析对”)除了在质量上相差确定的几个单位外,其他的物理、化学性质几乎完全相同,在标记后的诸多分离纯化过程中,其行为很相似,由于质量数的差异,在质谱图上表现为一对峰,峰的间距由内标物所含的重质同位素的个数决定。目前,各种不同的稳定