基于TMT的定量蛋白质组学技术
TMTTM（Tandem Mass TagTM )同量异序化学标签[1]，是一种多肽体外标记技术，常用于差异蛋白质组学研究，测定样品中蛋白质的相对含量。截至2021年, 已经商品化的有TMT6、10 和 16plex，18plex在研发阶段[2]。其在疾病标记物筛选、药物作用靶点、动植物抗病/抗胁迫机制、动植物发育分化机理等领域都有广泛应用。
基于质谱技术的蛋白质组学研究在发展的最早期，只能够从组织、细胞系中鉴定到几十或者一两百种蛋白质，人们往往会比较不同的样本中蛋白种类有哪些差异。随着基于质谱技术的蛋白质组学研究不断发展，能够被鉴定到的蛋白质种类越来越多，同时研究人员发现导致生物功能改变的往往不是蛋白质的种类，而是蛋白质的丰度。于是研究方向很快就从定性蛋白质组（也叫发现蛋白质组）发展成为定量蛋白质组，该领域关注的重点也由蛋白质种类的变化逐渐转为蛋白质丰度的变化。
随着定量蛋白质组学的发展，基于同位素标记的定量蛋白质组学策略逐渐成为主流。其中SCIEX（早期叫做AB SCIEX）的iTRAQ标记试剂因其适用样本类型广、通量高而成为当时最受欢迎的定量蛋白质组学试剂。后来，由于SCIEX高分辨质谱战略重心的转移，其标记试剂也渐渐被Thermo Fisher（赛默飞）的TMT标记试剂所取代。当前，TMTpro 16plex以最高的通量成为同位素标记试剂中的典范。
iTRAQ和TMT这两种标记试剂的设计原理非常巧妙，由报告基团（Mass Reporter）、氨基反应基团（Amine-reactive Group）和平衡基团（Mass Normalizer）三个基团组成,如下图所示。
图.TMTpro 16plex试剂结构图
氨基反应基团的存在能够保证标记试剂与肽段的充分结合，报告基团能够在子离子扫描中产生出不同的报告离子，而平衡基团的设计则巧妙地让不同标记试剂的分子量完全相同。
TMTpro 16plex一共包含16种不同的标记试剂，可以在一次实验中定量来自于16个不同样本的所有蛋白质。
图.TMT标记蛋白质组学实验流程图
(图片来源于网络）
在实验操作时，样本需要先经过酶解生成肽段，之后使用16个不同的标记试剂来标记16个不同的肽段样本，标记完成后将16个样本混合均匀，就可以使用质谱对肽段样本进行数据采集了。在质谱中，来自于不同样本的同一种肽段，由于带有不同的标记试剂，因此在碰撞室碎裂后会产生不同的报告离子。报告离子的相对强弱就能够代表该肽段在不同样本中的相对丰度。
图.基于TMT的使用PCT技术和TMT技术对微量组织样本进行蛋白质组学分析工作流程
一般来说，为了提高蛋白鉴定的深度，会对混合后的16个样本进行离线分级，使用HPLC（High Performance Liquid Chromatography，高效液相色谱）将它们分为10~30个比较简单的肽段组分（fraction），再将这些组分依次经高分辨质谱仪进行数据采集，最后使用蛋白质分析软件进行数据分析，就能够得到关于本次实验的蛋白质组学定量结果了。
西湖欧米拥有非常成熟的TMT实验策略和项目经验，在不同类型的样本中都能够实现深度的蛋白定量。加之经过欧米优化后的PCT技术能够兼容极微量的组织样本，且对于非常规样本类型（比如骨骼、指甲等）也有很丰富的处理经验，因此对于几乎所有的微量样本均能够实现很理想的深度定量。
参考文献
[1] THOMPSON A, SCHAFER J, KUHN K, et al. Tandem mass tags: a novel quantification strategy for comparative analysis of complex protein mixtures by MS/MS [J]. Anal Chem, 2003, 75(8): 1895-904.
[2] LI J, CAI Z, BOMGARDEN R D, et al. TMTpro-18plex: The Expanded and Complete Set of TMTpro Reagents for Sample Multiplexing [J]. J Proteome Res, 2021, 20(5): 2964-72.
作者：陈晨
审阅：陈善军 倪诗蕾 钱丽琴
作者简介
陈晨，生物化学与分子生物学与分子生物学博士，毕业于武汉大学。2016-2021年服务于SCIEX中国，任职高级应用支持专家。至今有十年以上蛋白质组学和生物药领域科研及从业经验，擅长基于液质联用系统的多肽、蛋白质、抗体药物、核酸、蛋白质组等大分子的检测。现任西湖欧米研发总监。
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