iTRAQ定量蛋白质组学原理与信号解析

蛋白质组学研究中，如何在多个样本间实现高通量、jīngzhǔn的蛋白定量，是揭示生物过程差异的关键。iTRAQ（Isobaric Tags for Relative anduantitation） 技术自2004年被引入以来，已成为多通道并行定量分析的重要工具。其以同位素标记为核心，结合质谱平台，实现了zuì多8个样本（iTRAQ 8-plex）的同步定量，在生物标志物筛选、疾病机制研究、药物作用机制探索中发挥着巨大优势。

一、iTRAQ技术原理：等质量标记的巧妙设计

iTRAQ是一种基于同位素标签的质谱相对定量技术。其核心创新在于：每个iTRAQ标签具有不同的报告离子质量（reporter ion），但在标记肽段后，整体分子质量保持一致，即“等质量（isobaric）”。

1、iTRAQ标签的结构组成

每个iTRAQ试剂由以下三部分组成：

• 报告离子（Reporter Group）：质量在 113–121 Da 之间（8-plex系统），是zuì终用于定量分析的信号。

• 平衡基团（Balance Group）：调节总质量，使各标签等质量（总质量约为 305 Da）。

• 反应基团（Peptide Reactive Group）：通常是NHS酯，能特异性与肽段的N末端和赖氨酸侧链反应。

2、原理核心：标记后整体质量相同

这种等质量的设计使得在一级质谱（MS1）中，各标记肽段表现为单一峰，不会因标签差异而出现多峰干扰。而在二级质谱（MS2）中，标签裂解产生不同质量的报告离子，用于反映不同样本中该肽段的相对丰度。

二、iTRAQ实验流程：从样本到定量数据

iTRAQ实验流程大致包括以下几个步骤：

1、样本蛋白提取与酶解

多个生物样本分别提取蛋白，并使用胰蛋白酶进行酶解，获得肽段混合物。

2、iTRAQ标签标记

每个样本分别使用不同编号的iTRAQ试剂进行标记。标记完成后，样本被混合成一个复合样本池。

3、分离与富集

混合肽段常常经过高pH反相色谱（High-pH RP）进行分级，提升质谱检测覆盖率。

4、LC-MS/MS分析

利用高分辨率质谱（如Orbitrap、Q-TOF）进行液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析，获取肽段序列及其丰度信息。

三、信号解析：如何解读iTRAQ报告离子？

iTRAQ定量的关键在于MS/MS中低质量区的报告离子信号，它们直接反映了各样本中目标肽段的相对丰度。

1、Reporter离子检测

在MS2中，iTRAQ标签裂解产生113–121 Da的报告离子。每个标签对应一个特定质量的离子，如下所示：

2、强度归一化与定量计算

不同报告离子的峰面积表示各样本中该肽段的相对丰度。定量过程包括：

• 背景扣除（Noise Removal）

• 峰面积归一化（Normalization）

• 多肽整合至蛋白水平（Protein Roll-up）

zuì终获得的定量值，可用于统计分析、差异表达筛选（如 fold change > 1.5, p-value < 0.05）。

四、iTRAQ优势与局限性

1、优势

• 多样本并行分析：一次实验可定量8个样本，节约时间与成本。

• 高重复性：标签标记后混合分析，有效控制技术误差。

• 广泛适用性：适用于细胞、组织、血清等多种样本类型。

2、局限性

• 报告离子抑制效应（Ratio Compression）：共裂解肽段会干扰定量精度。

• 高成本：iTRAQ试剂价格较高。

• 对MS仪器要求高：需高分辨率、灵敏度良好的MS平台。

五、百泰派克生物科技的解决方案

在百泰派克生物科技，我们深知iTRAQ实验在jīngzhǔn定量中的关键价值。为此，我们构建了基于高端Orbitrap平台和zhuānyè优化的数据处理流程的iTRAQ定量蛋白组服务：

• 超高覆盖率：整合高pH分级与深度扫描策略

• 定量更jīngzhǔn：优化标签标记效率与信号归一算法

• 生信分析一体化：提供差异蛋白筛选、GO/KEGG富集、PPI网络等全流程支持

无论您关注疾病机制、药效学评估还是生物标志物筛选，百泰派克生物科技都能为您定制高可靠性的iTRAQ蛋白组学解决方案。

新一代标记技术如TMT逐渐普及，iTRAQ仍因其可靠性与成熟性，在多个研究场景中被广泛应用。理解其原理与信号解析机制，对于优化实验设计、提升数据质量至关重要。未来，在质谱仪器与算法双重进化下，iTRAQ有望继续为jīngzhǔn蛋白组学研究提供坚实支持。如果您正在规划iTRAQ定量蛋白组学项目，欢迎联系百泰派克生物科技，我们将为您提供zhuānyè、一站式的实验与数据服务支持。

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百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.zhuānyè生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，zuì后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标进行表征，百泰派克生物科技可做到检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从zuì小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等zhuānyè服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，zhuānyè提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

6.致力于为您提供优质的生物质谱分析服务!

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