蛋白质非标记定量技术（Label-free）是通过液质联用技术对蛋白质酶解肽段进行质谱分析，无需使用昂贵的稳定同位素标签做内部标准，只需分析大规模鉴定蛋白质时所产生的质谱数据，比较不同样品中相应肽段的信号强度，从而对肽段对应的蛋白质进行相对定量。Label-free的技术优势就在于蛋白质不需要进行标记，所需样品总量少，耗费低。

技术原理

非标记定量蛋白质组学近年来成为重要的质谱定量方法，按照其原理分，主要有两种。其中spectrum counts类的非标记定量方法，发展比较早，也形成了多种算法进行定量，但是主要的原理都是根据MS2的鉴定结果作为定量的基础，各种方法的差别在于后期算 法在大规模数据上的修正。第二种非标记定量方法的原理是以MS1为基础，计算每个肽段信号在LC-MS质谱上的积分（峰面积）。

Label free流程图

技术优势

1.无需昂贵的同位素标签标记，实验耗费少，操作简单；

2.对样本的操作少，并且不受样本数目限制

3.可以检测到的肽段动态范围可以达到4个数量级以上，提高低丰度蛋白的检出率和非标定量的准确性；

4.可以检测不同组样本中有无差异的蛋白变化；

5.样本需求量少

应用范围

基础医学、临床诊断：生物标志物，疾病机理机制，疾病分型，个性化治疗等； 

生物医药：药物作用机理，药效评价，药物开发等；

微生物领域：致病机理，耐药机制，病原体-宿主相互作用研究等； 

海洋水产：渔业资源，海水养殖，渔业环境与水产品安全等；

食品营养：食品储藏及加工条件优化，食品组分及品质鉴定，功能性食品开发，食品安全监检测等。

Label-free参考案例

寄生植物菟丝子与寄主间大规模的蛋白质交流

Extensive inter-plant protein transfer between Cuscuta parasites and their host plants

研究对象：菟丝子与宿主植物    期刊：Molecular Plant

影响因子：12.084    发表单位：中国科学院昆明植物研究所

研究背景

自然界中约有4000-5000种寄生植物，约占所有被子植物的1%。旋花科菟丝子属的菟丝子植物是典型的全寄生植物，约有200多种，它的根和叶片退化，有些完全没有光合能力，有的仍然保留了极其微弱的光合作用，必须依靠寄主才能存活。菟丝子可将自己的茎缠绕在寄主的茎上，并产生吸器侵入到寄主的茎内， 并将自己的木质部与寄主的木质部相连，韧皮部与寄主的韧皮部相连，从而与寄主建立维管束的联系。目前的研究表明菟丝子能通过这种维管束通道从寄主获得水分和营养等生长所需物质，同时一些大分子物质，例如病毒，植原体，RNA以及次生代谢产物也能通过这种维管束的连接，在寄主与菟丝子间进行交流，但是目前对于菟丝子与寄主间能否进行大规模蛋白转运，至今仍然不十分清楚。

青莲百奥完成了不同植物组织的蛋白质组测序工作。

样本策略：拟南芥-菟丝子径段、大豆菟丝子径段、菟丝子径段

技术策略：LFQ、转录组

验证策略：western blot、蛋白活性检测、荧光定量PCR

结果速递

1.分别鉴定到有 619和 615拟南芥蛋白和 1535和1547大豆蛋白在菟丝子丝近端和远端茎节中，这占拟南芥  和  大  豆  蛋  白  总  量  的  2 7 . 0 ％ （ 7 3 4 / 2 7 1 4 ） 和37.9％（1807/4765），此外， 在拟南芥和大豆茎中检测到1027和1674个菟丝子蛋白， 分别是菟丝子总数的17.4（1027/5914） 和 28.3％（1674/5914）， 尽 管 宿主植物产生的蛋白质大部分分布在整个菟丝子中， 通过对比研究发现， 在近端部位特异性检测到的蛋白质可能具有较高的周转率， 从而使其在远端节段中未被检测到。相反， 一些快速运输的宿主蛋白可能在菟丝子远端积累并在近端未检测到。

2.种子取样进行蛋白质组分析，在菟丝子和大豆种子中， 我们共鉴定出4186和4797种蛋白质， 分别是978种大豆蛋白和608种菟丝子蛋白被发现分别被运送到菟丝子和大豆的种子中。而且种子中单个外来蛋白质的丰度仅略低于天然蛋白质，运抵大豆种子的蛋白质GO分析表明主要是与初级代谢有关，包括糖酵解过程，三羧酸循环和糖异生以及氧化还原过程和对热的响应也丰富。

3.寄主和菟丝子的蛋白质组测序结果显示，几百种到超过1500种的蛋白质能在寄主和菟丝子间进行交流，而且上百个转运蛋白还能被传输和积累到菟丝子与寄主的种子中。自然界中，菟丝子经常可以将不同的寄主同时连接起来，不同寄主间超过七百个蛋白质能通过菟丝子“通道”进行长距离运输。通过利用质谱信号估算，至少11.5%的蛋白质在到达受体植物后还能保持至少50%的蛋白量。此研究还利用多个报告蛋白证明，很可能多数转运蛋白质在经过长距离运输到达受体植物后仍保有其生物学功能，且可能对受体植物的生长发育及抗逆性产生影响。

该研究首次揭示了寄主-寄生植物间以及通过菟丝子连接的不同寄主间能进行大规模的蛋白质交流.由于菟丝子能够寄生不同科属的植物，因此科和属特异的蛋白也能够跨不同科属直接转运至受体植物，从而可能使受体植物获得崭新的性状。该研究对了解植物间相互作用的分子机制有较重要意义，也为植物体内物质

（包括信号）的长距离运输的研究提供了新视角和新的研究方法.

参考文献

Liu N, Shen G, Xu Y, et al. Extensive Inter-plant Protein Transfer between Cuscuta Parasites and Their Host Plants[J]. Mol Plant, 2019.