نقدم بروتوكولا لدقة قوانتيتاتي البروتينات مع وسمها isobaric، وتجزئة واسعة النطاق، والأدوات المعلوماتية الحيوية وخطوات مراقبة الجودة في تركيبة مع اللوني السائل موصول إلى مطياف كتلة ذات الدقة عالية.
Method Article
نقدم بروتوكولا لدقة قوانتيتاتي البروتينات مع وسمها isobaric، وتجزئة واسعة النطاق، والأدوات المعلوماتية الحيوية وخطوات مراقبة الجودة في تركيبة مع اللوني السائل موصول إلى مطياف كتلة ذات الدقة عالية.
قد بذلت العديد من أوجه التقدم الاستثنائي في الطيف الكتلي (مللي ثانية)-على أساس البروتيوميات، مع التقدم التقني خاصة في اللوني السائل (ش) بالإضافة إلى الترادف الطيف الكتلي (LC-MS/MS) والقدرات المتنوعة وضع العلامات إيسوباريك. وهنا، نقدم بروتوكول تنميط البروتيوميات عميق الذي يجمع بين 10-من نوع plex جنبا إلى جنب الشامل العلامة (TMT) وسم مع منصة LC/LC-MS/MS واسعة النطاق، وتصحيح مللي ثانية بعد انتهاء التدخل الحسابية دقة قوانتيتاتي بروتيوميس كله. هذا البروتوكول يشمل الخطوات الرئيسية التالية: استخراج البروتين والهضم ووسم الحديد، ثنائي الأبعاد (2D) LC، الكتلي عالية الاستبانة، وتجهيز البيانات الحسابية. يتم تضمين لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتقييم التباين التجريبية خطوات مراقبة الجودة. يمكن أن يكون كوانتيتاتيد 10,000 أكثر من البروتينات في عينات الثدييات ثقة مع هذا البروتوكول. يمكن أيضا تطبيق هذا البروتوكول على كوانتيتاتيون التعديلات بعد متعدية مع تغييرات طفيفة. يوفر هذا الأسلوب متعدد وقوية هي أداة قوية لتحليل البروتين في مجموعة متنوعة من النماذج المعقدة، بما في ذلك زراعة الخلايا والأنسجة الحيوانية، والعينات السريرية البشرية.
التقدم في تكنولوجيا الجيل التالي تسلسل أدت إلى المشهد جديد لدراسة النظم البيولوجية والأمراض التي تصيب البشر. وقد أتاح هذا عدد كبير من القياسات للجينوم والترنسكربيتوم والبروتين، ميتابولومي، ونظم أخرى الجزيئية لتصبح ملموسة. الطيف الكتلي (MS) أحد الأساليب الأكثر حساسية في الكيمياء التحليلية، وتطبيقه في البروتيوميات وقد توسعت بسرعة بعد تسلسل الجينوم البشري. في ميدان البروتيوميات، السنوات القليلة الماضية قد أسفرت عن أوجه التقدم التقني الرئيسية في التحليلات الكمية على أساس مرض التصلب العصبي المتعدد، بما في ذلك العلامات إيسوباريك ومضاعفة القدرة جنبا إلى جنب مع واسعة النطاق اللوني السائل، بالإضافة إلى الأجهزة السلف، مما يسمح لقياسات أكثر دقة، وأسرع مع أقل مواد العينة المطلوبة. البروتيوميات الكمية أصبحت نهجاً التيار الرئيسي للتنميط عشرات الآلاف من البروتينات والتعديلات بوستترانسلاشونال في عينات بيولوجية معقدة للغاية1،2،،من34 , 5 , 6.
متعدد أساليب وصفها isobaric مثل العلامة إيسوباريك كوانتيتاتيون النسبية والمطلقة (أي، إيتراق) والعلامة الجماعية جنبا إلى جنب (TMT) مرض التصلب العصبي المتعدد إلى حد كبير تحسنت إنتاجية عينة وازداد عدد العينات التي يمكن تحليلها في واحد تجربة1،6،،من78. جنبا إلى جنب مع الأساليب الأخرى المستندة إلى MS كوانتيتيشن، مثل كوانتيتيشن خالية من التسمية والنظائر المستقرة وسم مع الأحماض الأمينية في الخلية والثقافة (أيسيلك)، إمكانيات هذه التقنيات في البروتيوميات هو ميدان كبير9 ،،من1011. على سبيل المثال، يسمح الأسلوب الحديد 10 البروتين عينات تحليلها معا في التجربة 1 باستخدام الكواشف 10-من نوع plex. هذه العلامات الحديد هيكلياً متطابقة الجماهيري العام نفسه، ولكن النظائر الثقيلة توزع الأثران على ذرات الكربون أو النيتروجين، أسفر عن أيون مراسل فريدة من نوعها خلال تجزئة MS/MS لكل علامة، وبالتالي تمكين كوانتيتاتيون النسبية بين العينات العشر. تطبيق هذه الاستراتيجية الحديد بشكل روتيني لدراسة الممرات البيولوجية وتطور المرض والعمليات الخلوية12،،من1314.
تحسينات تقنية كبيرة عززت النظم – MS/MS اللوني السائل (ش)، سواء من حيث فصل LC والمعلمات مرض التصلب العصبي المتعدد، إلى أقصى حد ممكن تحديد البروتين دون التضحية بدقة كوانتيتيشن. فصل البعد الأول من الببتيدات بأسلوب فصل مع تعامد عالية للبعد الثاني ضروري في هذا النوع من الأسلوب البروتيوميات بندقية لتحقيق أقصى قدر من النتائج20. درجة الحموضة عالية عكس المرحلة اللوني السائل (ربلك) يوفر أداء أفضل مما يفعل تبادل الأيونات الموجبة القوى التقليدية اللوني20. عندما يتم الجمع بين ربلك درجة الحموضة العالية ذات بعد ثاني من ربلك درجة الحموضة المنخفضة، التحليل الديناميكي وتغطية البروتين يتم تحسين، أسفر عن القدرة على تحديد الجزء الأكبر البروتينات المعرب عنها عند إجراء تحليلات البروتين كل15 ،16،،من1718. التطورات التقنية الأخرى تشمل C18 جزيئات صغيرة (1.9 ميكرومتر) وتمديد فترة طويلة العمود (~ 1 م)19. وعلاوة على ذلك، تتضمن التحسينات الملحوظة الأخرى الإصدارات الجديدة من المطيافات الشامل مع معدلات المسح السريع وتحسين حساسية والقرار20وأنابيب المعلوماتية المتطورة لمرض التصلب العصبي المتعدد البيانات التعدين21.
هنا، يمكننا وصف بروتوكول مفصلة تتضمن المنهجيات الأخيرة مع بعض التعديلات لتحسين حساسية والإنتاجية، مع التركيز على آليات لمراقبة الجودة في جميع أنحاء هذه التجربة. ويتضمن البروتوكول استخراج البروتين والهضم والحديد 10-من نوع plex وسم والأس الهيدروجيني القاعدي وتجزئة ربلك حامضي، الكشف عن مرض التصلب العصبي المتعدد عالية الاستبانة وتجهيز البيانات MS (الشكل 1). وعلاوة على ذلك، علينا أن ننفذ عدة خطوات مراقبة الجودة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتقييم التباين التجريبية. هذا البروتوكول مفصلاً يهدف إلى مساعدة الباحثين جديدة إلى الميدان بشكل روتيني تحديد ودقة كوانتيتاتي آلاف بروتينات من أو الأنسجة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تنبيه: يرجى استشارة جميع صحائف بيانات السلامة ذات الصلة (أي مسدس) قبل الاستخدام. الرجاء استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند تنفيذ هذا البروتوكول.
ملاحظة: استخدام مجموعة كاشف تسمية isobaric 10-من نوع plex الحديد في هذا البروتوكول كوانتيتيشن البروتين من 10 عينات.
1. إعداد الخلايا/الأنسجة
ملاحظة: من الأهمية بمكان لجمع العينات في الحد الأدنى من الوقت في درجات حرارة منخفضة للحفاظ على البروتينات في حالتها البيولوجية الأصلية-
2. استخراج البروتين ومراقبة الجودة الغربية النشاف، والهضم في الحل والملحي الببتيد
ملاحظة: التعامل مع كل من 10 عينات بنفس الطريقة أثناء أي خطوة قبل تجميع عينات المسمى الحديد ضروري للحد من تباين-
المخزن المؤقت لتحلل3. وسم الحديد من الببتيدات
ملاحظة: من الأهمية بمكان لضمان أن جميع العينات تماما المسماة بالحديد والمواد الكيميائية. يمكن أن تؤثر على العديد من العوامل (مثل كمية الحديد والكواشف المستخدمة، وقيمة الأس الهيدروجيني ودقة كوانتيتيشن البروتين) الحديد وصفها بكفاءة، والتي ستغير سلبا على جميع النتائج النهائية-
ديسالتيد4. درجة الحموضة عالية الاستبانة، أساسية واسعة النطاق بريفراكتيونيشن LC
5. إعداد LC-MS/MS ومعلمات
ملاحظة: كوانتيتاتيون القائم "في الحديد"، أيونات الببتيد إيسوباريك وتظهر ككتلة 1 في مسح MS1. ومع ذلك، أنها هي quantitated وفقا لكثافة الأيونات مراسل (10 مراسل فريدة من نوعها أيونات) في مسح MS/MS بعد فقد تمت تجزئة أيون الببتيد مع الانفصال التصادم أعلى من الطاقة (HCD). وقد قمعت النسب أيون الحديد مراسل من شطف المشارك من أيونات الحديد المسمى 24. تضييق إطار العزلة أيون 25، وتنقية الغاز-المرحلة 26، أسلوب MS3 مولتينوتش 27، أو تجزئة واسعة النطاق مع LC متعددة الأبعاد والتدرجات طويلة (4-8 ح) 28 هي النهج البديلة-
6. تحليل البيانات MS
ملاحظة: يصف لنا تحليل البيانات مع البرنامج القفز. ومع ذلك، يمكن تنفيذ تحليل البيانات مع البرامج الأخرى المتاحة تجارياً أو الحرة-
7. التحقق من صحة البيانات MS
ملاحظة: لتقييم نوعية البيانات MS، ينبغي أن يقوم على الأقل 1 أسلوب التحقق من الصحة قبل المضي قدما في إجراء تجارب بيولوجية مضيعة للوقت.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
كنا خليط تم وصفه مسبقاً عبر الأنواع ببتيد بصورة منهجية تحليل تأثير ضغط نسبة 3 خطوات البروتوكول الرئيسية، بما في ذلك تجزئة بريمس وإعدادات مرض التصلب العصبي المتعدد، وتصحيح بوستمس23. تم تجزئة بريمس تقييم والأمثل باستخدام مزيج من الأس الهيدروجيني القاعدي ربلك والحموضة الحمضية ربلك. واعتبرت لتحليل بوستمس، سوى من إبلاغها الببتيدات. استخدمنا هذا نموذج التدخل لبحث عدد من المعلمات في LC/LC-MS/MS، بما في ذلك نافذة العزلة MS2 والقرار LC عبر الإنترنت، تحميل مقدار درجة الحموضة...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يمكننا وصف بروتوكول الفائق كوانتيتيشن البروتينات مع استراتيجية التوسيم isobaric 10-من نوع plex، التي نفذت بنجاح في عدة منشورات12،،من1314،32 . في هذا البروتوكول، يمكننا تحليل عينات البروتين البيولوجي مختلفة تصل إلى 10 في التجربة 1. بشكل روتيني يمكن أن نحدد وكوانتيتاتي البروتينات 10,000 أكثر بثقة عالية. على الرغم من أن العلامات isobaric تقنية فعالة البروتينات قوانتيتاتي، فإنه يحد من نسبة ضغط يمكن...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
يشكر المؤلفون سائر أعضاء المختبر ومرفق لمناقشة مفيدة. هذا العمل كان تدعمها جزئيا منح ح ني R01GM114260، R01AG047928، R01AG053987، والساك. تم إجراء تحليل مرض التصلب العصبي المتعدد في الأطفال سانت جود "مستشفى البروتيوميات منشأة الأبحاث"، معتمدة بشكل جزئي بمنحه "دعم مركز السرطان المعاهد الوطنية للصحة" P30CA021765. يشكر المؤلفون نيشا باديرس للمساعدة في تحرير المخطوطة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| نظام 1220 LC | Agilent | G4288B | |
| 50٪ هيدروكسيلامين | حراري علمي | 90115 | |
| أسيتونيتريل | بورديك & جاكسون | AH015-4 | |
| خلاط رصاصة | نكست أدفانس | BB24-AU | |
| سخان محفظة الفراشة | فينيكس إس آند T | PST-BPH-20 | |
| C18 نصائح | جهاز هارفارد | 74-4607 | |
| Dithiothreitol (DTT) | Sigma | D5545 | |
| DMSO | Sigma | 41648 | |
| حمض الفورميك | Sigma | 94318 | |
| جامع الكسور | Gilson | FC203B | |
| الخرز الزجاجي | Next Advance | GB05 | |
| هيبس | سيجما | H3375 | |
| يودوأسيتاميد (IAA) | سيجما | I6125 | |
| Lys-C | واكو | 125-05061 | |
| ميثانول | بورديك & طقم فحص | AH230-4 | |
| Pierce BCA | Thermo Scientific | 23225 | |
| مطياف الكتلة | Thermo Scientific | Q Exactive HF | |
| nanoflow UPLC | Thermo Scientific | Ultimate 3000 | |
| ReproSil-Pur C18 راتنج ، 1.9um | Dr. Maisch GmbH | r119.aq.0003 | |
| أعمدة Pck | الذاتية الهدف الجديد | PF360-75-15-N-5 | |
| ديوكسي كولات الصوديوم | سيجما | 30970 | |
| Speedva | Thermo Scientific | SPD11V | |
| TMT 10plex كاشف تسمية متساوي الضغط | Thermo Scientific | 90110 | |
| حمض ثلاثي فلورو أسيتيك (TFA) | الأنظمة الحيوية التطبيقية | 400003 | |
| التربسين | بروميجا | V511C | |
| اليوريا | Sigma | U5378 | |
| Xbridge Column C18 العمود | Waters | 186003943 | |
| Ziptips C18 | Millipore | ZTC18S096 | |
| SepPak 1cc 50mg | Waters | WAT054960 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission