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穩(wěn)定同位素標(biāo)記哺乳動物（SILAM；Stable Isotope Labeling in Mammals）是一種在整只哺乳動物體內(nèi)進行同位素代謝標(biāo)記的方法，常用于定量蛋白質(zhì)組學(xué)研究，尤其適合探究器官、組織、細胞類型間的蛋白質(zhì)表達變化。

SILAM技術(shù)通過病例-對照分析，實現(xiàn)了對哺乳動物疾病模型的全局性相對定量分析。在傳統(tǒng)SILAM方法中，實驗人員給嚙齒類動物分別喂食同位素富集飼料或同位素缺乏飼料一段時間（具體時長取決于不同組織的代謝周轉(zhuǎn)率），然后對目標(biāo)組織進行液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）分析。

應(yīng)用案例一

2025年4月17日，來自耶魯大學(xué)的劉延盛教授等研究人員，在國際頂級期刊《Cell》上發(fā)表了題為“Turnover atlas of proteome and phosphoproteomeacross mouse tissues and brain regions”的學(xué)術(shù)論文。

本研究利用先進的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)與同位素標(biāo)記方法，繪制了小鼠8種組織和多個腦區(qū)中11,000種蛋白質(zhì)和40,000個磷酸化位點的豐度和壽命信息。研究揭示了組織特異性的蛋白質(zhì)壽命、蛋白互作網(wǎng)絡(luò)中蛋白周轉(zhuǎn)的協(xié)同性、過氧化物酶體周轉(zhuǎn)的多樣性，以及磷酸化在調(diào)控蛋白穩(wěn)定性中的關(guān)鍵作用，為理解蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)與組織特異性功能提供了重要見解。

小鼠體內(nèi)的穩(wěn)定同位素標(biāo)記實驗

本研究使用約 9 月齡的雄性 B6SJL 小鼠進行全局蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)分析。每只小鼠每天攝入 5 克 SILAC飼料（Mouse Express L-LYSINE [¹³C?, 99%]，購自CIL同位素公司），以實現(xiàn)體內(nèi)代謝標(biāo)記。在正式進行重同位素標(biāo)記前的 3 天，小鼠先被喂以含有 100% 輕型賴氨酸的 SILAC飼料，以減少由常規(guī)飼料切換至 SILAM飼料所引起的蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)干擾。隨后，小鼠在規(guī)定的標(biāo)記周期內(nèi)持續(xù)攝入重標(biāo)記 SILAC飼料，直到通過頸椎脫位法處死。共標(biāo)記了 5 只小鼠。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.021

應(yīng)用案例二

2021年7月22日，來自不列顛哥倫比亞大學(xué)的研究人員，開發(fā)了一種定量蛋白質(zhì)組學(xué)方法，將蛋白質(zhì)相關(guān)性分析與哺乳動物穩(wěn)定同位素標(biāo)記（SILAM）相結(jié)合，構(gòu)建了小鼠七種組織的蛋白互作組圖譜。這些圖譜提供了哺乳動物不同組織中蛋白互作重構(gòu)的全蛋白質(zhì)組規(guī)模信息，識別出超過 125,000 個獨特的蛋白互作事件，其質(zhì)量與目前最優(yōu)秀的人類互作組研究相當(dāng)。這項研究為揭示哺乳動物體內(nèi)在生理和病理刺激下蛋白互作網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控機制開辟了新的研究方向。相關(guān)研究成果以“An atlas of protein-protein interactions acrossmouse tissues”為題，發(fā)表在國際頂級期刊《Cell》上。