代表某些细胞，组织或器官的表达，翻译后修饰和蛋白质 - 蛋白质 - 蛋白质组学的相互作用已成为了解人类疾病和癌症的分子机制和信号转导的越来越重要的手段。身体中的蛋白质水平处于稳定的平衡状态。蛋白质的积累通常导致生物体的定性变化，从而引起肿瘤发生或疾病。因此，蛋白质的定量对于机制调查是显着的。在此，我们概述了目前流行的蛋白质量化技术及其在临床研究中的应用。
基于HPLC-MS/MS的蛋白质组学技术简介
高效液相色谱串联质谱（HPLC-MS / MS）的蛋白质组学技术的发展主要取决于液相色谱 - 质谱设备，样品分离和制备技术，鉴定以及生物信息学。目前，霰弹枪方法是最常用的大规模蛋白质识别策略。如图1A所示，在自下而上的方法中，通过蛋白水解酶消化蛋白质以蛋白水解酶的混合物，然后通过色谱法或亲和分离技术分离和简化，然后通过质谱法检测分段离子离子离子。搜索引擎与数据库中蛋白质理论消化产生的光谱匹配以匹配质谱，并基于一系列指标进行得分以实现肽谱匹配（PSM），并最终完成蛋白质组鉴定。虽然在自上而下的质谱（TD-MS）的蛋白质组学中，但完整的蛋白质直接分离并从样品中检测。与自下而上的方法相比，TD-MS能够提供有关保存的蛋白质物种的更多信息。这两个主要策略促进了疾病和癌症的蛋白质组学研究。
图1.自下而上的工作流程（a）和自上而下（b）基于质谱的蛋白质组学（Jeong K，等，2020）
常用蛋白质组学定量技术及其临床应用
无标记分析技术因其简单、侵袭性小而成为应用最广泛的蛋白质组定量方法。不涉及其他生物分子。既方便又经济。然而，研究人员只能通过LFQ方法获得蛋白质的相对含量。在临床研究中，LFQ常用于寻找肿瘤生物标志物，因为肿瘤邻近组织或正常组织常作为对照组。de Oliveira等人发现MMP-7是一种更有前途的生物标志物，通过LFQ结果可用于胃腺癌患者的临床诊断。尿E-钙粘蛋白被认为是早期发现糖尿病患者肾损伤的标志物。在Sun的研究中，应用无标记定量技术系统地比较了健康受试者和肺癌患者唾液和血清外泌体中的蛋白质谱，并发现了潜在的肺癌生物标志物。通过靶向蛋白质组学和无标记定量质谱分析，皮脂蛋白、载脂蛋白D、聚集蛋白、催乳素诱导蛋白和血清白蛋白是最丰富的汗液分泌蛋白，为形成皮肤化学屏障提供了潜在的汗液生物标志物。此外，LFQ还常用于其他疾病和肿瘤的生物标志物检测，如帕金森病的Vps35，肝细胞癌的SOAT1，前列腺癌的GOT2，膀胱癌的A1AT。
用细胞培养中的氨基酸稳定同位素标记是体内代谢标记方法，其对于绝对和相对蛋白质量化具有高精度可靠。Lys的同位素（13.C或15.n）和arg（13.C或15.n）加入缺乏Lys和Arg的细胞培养基中，将蛋白质标记为轻型和重型。通过质谱法检测的MS1水平发射量化（图2）。Fricke等人使用Silac来量化TGFBR2缺乏结直肠癌中的细胞外囊泡的表达水平，发现48个TGFBR2调节蛋白。氧化硅酸策略通常用于鉴定蛋白质和氨基酸的翻译后修饰（PTM）。例如，彭等人发现，RNF38的过表达通过普适核细胞癌中的αHNAK促进TGF-β信号传导。张等人与硅酸量化的不同侵袭能力与不同侵入能力进行了比较的组蛋白H3和H4后翻译后修饰，以及他们的研究有助于了解不同侵入性ESCC细胞系中全球组蛋白PTM的不同表达。随着超级氧化铝技术的发展，通过标记整个生物和使用它们作为内标的组织来实现来自模型生物的氧化基于组织的数量蛋白质组学，并阐明了氧化Silac对临床研究的应用。Super-Silac用于临床样品的相对定量，以找到个体生物标志物。
图2. Silac的工作流程（Shenoy A，等，2015）。
Asobaric标签是由美国ABI公司于2004年开发的。它可以立即标记最多8个样品，依赖于ITRAQ试剂盒，其中包含记者组，肽反应组和平衡组。报告组的分子量为113da至121da，以及32da至24da的相关余额组，使总分子量为145da。ITRAQ技术可以将蛋白质与许多不同样品中的蛋白质进行比较，具有良好的再现性和高灵敏度。定性和定量分析可以同时进行。该技术越来越多地用于蛋白质组学研究。它已成功应用于医学研究领域，可以分析和识别肿瘤组织中的差异蛋白质以寻找生物标志物。Hjelle SIGrun概述了ITRAQ对髓性白血病分子治疗靶标的准确了解。Hu等，鉴定了两个标记，升高的膜结合的儿茶酚-O-甲基转移酶（MB-COMT）并衰减了肝损伤的视黄醇结合蛋白4（RBP4）。
为了量化更多的蛋白质样品，开发了串联质量标记（TMT）标记。TMT可以同时量化最多16个样本。如图3所示，TMT试剂盒还包含报告，标准化器和胺 - 反应性组。TMT旨在进一步增加多重样品的数量，而不牺牲蛋白质识别和定量质量的目标，并且可以更好地定量精度。TMT广泛用于临床样本研究。Wu等人施用TMT从10个HCC患者标记样品，并发现纤溶酶原为具有HBV相关的急性急性肝功能衰竭的预后生物标志物。类似的策略也适用于胃癌，胶质瘤和胶质母细胞瘤的生物标志物发现。
除了这些常用的方法外，其他策略如差异凝胶电泳（DIGE）、同位素编码亲和标记（iCAT）和所有理论片段离子的序贯窗口获取（SWATH）也可以用来定量蛋白质。这些方法也被用来研究分子机制和生物标志物。
蛋白质定量技术在寻找人类癌症的生物标志物、药物靶点选择和机制研究中至关重要。表1列出了一些无标记和标记的方法，这些技术是研究肿瘤发生发展机制、发现新的生物标志物和阐明临床研究的有力工具。
表1基于质谱的蛋白质组学定量的优缺点。（Shenoy A，等，2015）
参考
1. prianichnikov n，Koch H，Koch S等人。离子移动性增强霰弹枪蛋白质组学的MaxQuant软件。Mol细胞蛋白质组学。2020。
2. Jeong K，Kim J，Gaikwad M，等。FlashDeconv：超快，高质量的专用折折叠，用于自上而下的蛋白质组学。细胞系统。2020; 10：213-218 E216。
3.陈D，Lubeckyj Ra，Yang Z等。预测大规模自上而下蛋白质组学的蛋白质型的电泳迁移率。肛门化学。2020; 92：3503-3507。
4. Soltermann F，Foley E，Pagnoni V等人。用质量光度计数通过分子计数定量蛋白质 - 蛋白质相互作用。Angew Chem Int ED ENGL。2020。
5. Hoogrebe A，Von Stechow L，Bekker -Jensen DB，Weinert Bt，Kelstrup CD，Olsen JV。基准大规模磷蛋白质的共同量化策略。NAT Communce。2018; 9：1045。
6.王X，Shen S，Rasam SS，Qu J. MS1离子电流的定量蛋白质组学：一种有希望的解决方案，用于可靠分析大型生物队列。MASS Spectrom Rev. 2019; 38：461-482。
7. De Oliveira TM，De Lacerda J，Leite GGF等。无标记的肽定量与蛋白酶的硅映射相结合，用于鉴定胃腺癌患者潜在的血清生物标志物。Clin Biochem。2020。
8. Koziolek M，Mueller Ga，Dihazi Gh，等。尿液E-Cadherin：糖尿病患者早期检测肾损伤的标志物。J Clin Med。2020; 9。
9.孙勇，刘S，乔Z，等。人唾液和血清外体蛋白质组检测肺癌的系统比较。肛交行为。2017;982: 84-95.
10. CSOSZ E，EMRI G，Kallo G，TsapRailis G，Tozser J.人类汗液中高富有的防御蛋白，如靶蛋白质组学和无标记定量质谱所揭示的。J Eur Acad Dermatol Venereol。2015; 29：2024-2031。
11. Martinez A，Lectez B，Ramirez J等人。果蝇神经元Parkin底物的定量蛋白质组学分析。Mol Neurodegener。2017; 12：29。
12.姜勇，孙娜，赵勇，等。蛋白质组学鉴定早期肝细胞癌新的治疗靶点。自然。2019;567: 257-261.
13.Quanico J，Franck J，Gimeno JP，et al.《旁膜辅助显微切割：基于质谱鉴定差异表达前列腺癌蛋白质生物标记物的取样方法》。化学公社（剑桥）。2015;51: 4564-4567.
14.阳，冯S，Shedden K，等。使用LC / MS-MS和无标记量化的膀胱癌检测的尿糖蛋白生物标志物发现。临床癌症Res。2011; 17：3349-3359。
15.Choi Y，Jeong K，Shin S，et al.MS1水平蛋白质组量化平台允许最大限度地增加SILAC和体外化学标记的多重性。肛门化学。2020
16. Fricke F，Michalak M，Warnken U，et al。基于Silac的TGFBR2调节蛋白表达在微卫星不稳定结直肠癌细胞外囊中的蛋白质表达。int j mol sci。2019; 20。
17. Lee Ft，Mountain Aj，Kelly Mp，等。通过抑制EGFR酪氨酸激酶抑制剂Ag1478，通过抑制表皮生长因子受体（EGFR）信号传导来提高放射免疫疗法的疗效。临床癌症Res。2005; 11：7080s-7086s。
18.张凯，李莉，朱敏，等。不同侵袭能力食管鳞癌组蛋白H3和H4翻译后修饰的比较分析。蛋白质组学杂志。2015;112: 180-189.
19. Shenoy A，Geiger T. Super-Silac：当前的趋势和未来的观点。专家Rev蛋白质组学。2015; 12：13-19。
20.Saraon P，Cretu D，Musrap N等。定量蛋白质组学揭示生酮途径的酶与前列腺癌进展相关。分子细胞蛋白质组学。2013;12: 1589-1601.
21.梁S，Xu Z，徐X，赵X，黄C，Wei Y.癌症生物标志物发现的定量蛋白质组学。梳理化学高吞吐量屏幕。2012; 15：221-231。
22. Bantscheff M，Eberhard D，Abraham Y等。定量化学蛋白质组学显示出临床ABL激酶抑制剂的作用机制。NAT BIOTECHNOL。2007; 25：1035-1044。
23. Hjelle SM，TheTun rb，Haaland I等。髓性白血病的临床蛋白质组学。Genome Med。2010; 2：41。
24.胡Z，劳斯的C，Yoo H，等。血液中定量肝脏特异性蛋白指纹：肝毒性的签名。Theranostics。2014; 4：215-228。