穩(wěn)定同位素標記哺乳動物（SILAM；Stable Isotope Labeling in Mammals）是一種在整只哺乳動物體內進行同位素代謝標記的方法，常用于定量蛋白質組學研究，尤其適合探究器官、組織、細胞類型間的蛋白質表達變化。
SILAM技術通過病例-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率），然后對目標組織進行液相色譜-質譜聯(lián)用（LC-MS）分析。
應用案例一
2025年4月17日，來自耶魯大學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”的學術論文。
本研究利用先進的蛋白質組學技術與同位素標記方法，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壽命、蛋白互作網絡中蛋白周轉的協(xié)同性、過氧化物酶體周轉的多樣性，以及磷酸化在調控蛋白穩(wěn)定性中的關鍵作用，為理解蛋白質穩(wěn)態(tài)與組織特異性功能提供了重要見解。
小鼠體內的穩(wěn)定同位素標記實驗
本研究使用約 9 月齡的雄性 B6SJL 小鼠進行全局蛋白質周轉分析。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)體內代謝標記。在正式進行重同位素標記前的 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穩(wěn)態(tài)干擾。隨后，小鼠在規(guī)定的標記周期內持續(xù)攝入重標記 SILAC飼料，直到通過頸椎脫位法處死。共標記了 5 只小鼠。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.021
應用案例二
2021年7月22日，來自不列顛哥倫比亞大學的研究人員，開發(fā)了一種定量蛋白質組學方法，將蛋白質相關性分析與哺乳動物穩(wěn)定同位素標記（SILAM）相結合，構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的全蛋白質組規(guī)模信息，識別出超過 125,000 個獨特的蛋白互作事件，其質量與目前最優(yōu)秀的人類互作組研究相當。這項研究為揭示哺乳動物體內在生理和病理刺激下蛋白互作網絡的調控機制開辟了新的研究方向。相關研究成果以“An atlas of protein-protein interactions acrossmouse tissues”為題，發(fā)表在國際頂級期刊《Cell》上。
小鼠體內的穩(wěn)定同位素標記實驗
SILAM 系列小鼠與未標記的同窩對照小鼠均按照 Krüger 等人提出的方法進行繁育。簡而言之，研究從兩組 8 周齡的 C57BL/6 品系雄性與雌性同窩小鼠開始，將其分別安置在不同籠中飼養(yǎng)。雌性小鼠分別喂食含有 13C?-賴氨酸（8 g/kg） 的 SILAC 飼料（購自CIL同位素公司）或相同配方但不含 13C?-賴氨酸的對照飼料。
在連續(xù) SILAC 飼喂 10 周后，將雄性小鼠與 F0 代 SILAM 雌鼠交配，產下的 F1 代 SILAM 小鼠繼續(xù)生長至 8 周齡，并再次交配以繁育 F2 代 SILAM 小鼠。F2 代 SILAM 小鼠被飼養(yǎng)至 8 周齡后，用于組織采集與蛋白質復合物提取。
MF-LYS-C Mouse Express® L-Lysine (¹³C?, 99%) Mouse Feed
MLK-LYS-C Mouse Express® L-Lysine (¹³C?, 99%) Mouse Feed Kit
MF-SPIRULINA-N Mouse Express® Spirulina (¹?N, 98%) Mouse Feed
MF-HAHA Mouse Express® hAHA (heavy L-azidohomoalanine·HCl) (1,2,3,4-¹³C?, 99%; 2,4-¹?N?, 98%) Mouse Feed