RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ar
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
هو وصف بروتوكول للتوليف اليدوي من اليغو-بيبتويدس يتبعه تحليل تسلسل الكتلي.
بيبتويدس يتم التحكم في تسلسل ليغومرات محاكاة الببتيد تتكون من وحدات جليكاين N-يؤلكل. بين العديد من التطبيقات المحتملة، وقد فكرت بيبتويدس كنوع من تخزين المعلومات الجزيئية. واعتبر تحليل الطيف الكتلي الأسلوب المفضل للتسلسل بيبتويدس. يمكن توليفها بيبتويدس عن طريق الكيمياء المرحلة الصلبة استخدام دورة رد فعل خطوتين مكرر. هنا نقدم طريقة لتجميع يدوياً اليغو-بيبتويدس وتحليل تسلسل بيبتويدس استخدام تقنيات الطيف الكتلي (MS/MS) جنبا إلى جنب. بيبتويد عينة من نونامير تتكون من N-(2-ميثيلوكسيثيل) جليكاين (Nme) و N-(2-فينيليثيل) جليكاين (Npe)، فضلا عن N-(2-أمينو إيثايل) جليكاين (دار الوثائق) في ن-المحطة بالتناوب. صيغة تسلسل بيبتويد Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2، حيث التيار المتردد مجموعة أسيتيل. التوليف يأخذ مكان في سفينة رد فعل المرحلة الصلبة متاحة تجارياً. الراتنج أميد حلبة كدعم قوي تسفر عن بيبتويد مع مجموعة أميد في ج-المحطة. وناتج بيبتويد يخضع لتحليل تسلسل استخدام مطياف شامل ثلاثي-الرباعي بالإضافة إلى مصدر تاين اليكتروسبراي. قياس MS/MS تنتج طائفة أيونات الشظايا الناجمة عن التفكك بيبتويد مشحونة. يتم فرز الأيونات يفتت استناداً إلى قيم نسبة الكتلة بتهمة (m/z). تتم مقارنة القيم m/z من الأيونات جزء ضد الجماهير الأسمى من أيونات يفتت المتوقع نظرياً، وفقا لمخطط تجزئة بيبتويد. التحليل يولد نمط تجزئة من بيبتويد التهمة الموجهة إليه. يرتبط نمط التجزؤ إلى تسلسل مونومر بيبتويد محايدة. وفي هذا الصدد، تحليل مرض التصلب العصبي المتعدد يقرأ المعلومات التسلسل بيبتويدس.
بيبتويدس فئة من التحكم في تسلسل البوليمرات مع هياكل العمود الفقري محاكاة هيكل الببتيدات. يمكن توليفها من الأمينات المتنوعة، التي تمكن بيبتويدس يحمل خصائص الانضباطي الغاية1،2بيبتويدس. استخدمت بيبتويدس كنماذج جزيئية للبحوث الفيزيائية، تعتبر العوامل العلاجية، وصممت يغاندس للبروتينات3،4،،من56. وقد وضعت بيبتويدس في مجموعة متنوعة من المركبات النشيطة بيولوجيا، مثل المواد القاذورات وجسم ميميتيك ومضادات الجراثيم، وإنزيم مثبطات7،،من89. مع طابع مرتبة عالية والانضباطي، بيبتويدس أيضا قد فكرت كنوع من تخزين المعلومات الجزيئية10. اكتشاف هذه تطبيقات متنوعة تدعو إلى تطوير كفاءة أساليب تحليلية لتميز في تسلسل وهيكل بيبتويدس. وقد أظهرت تقنيات tandem الجماعية على أساس قياس الطيف الكتلي الوعد الأسلوب المفضل لتحليل خصائص تسلسل التحكم في تسلسل البوليمرات، بما في ذلك، بيبتويدس11،،من1213 ،من 1415. ومع ذلك، دراسات منهجية ربط أنماط التجزئة أيون بيبتويد الناتجة عن الجماعي دراسات قياس الطيف الكتلي والمعلومات الهيكلية من بيبتويدس محدودة للغاية.
يمكن توليفها بيبتويدس سهولة استخدام أسلوب مرحلة صلبة. طريقة متطورة تنطوي على تكرار الخطوتين مونومر إضافة دورة16،17. في كل دورة، وإضافة هو أسيتيلاتيد أمين راتنج زمنياً واسطة حمض هالواسيتيك (عادة برومو حمض، مؤسسة نقد البحرين)، ويعقب ذلك رد فعل تشرد مع أمين الابتدائي. على الرغم من أن البروتوكولات توليف الآلي قد طبقت بشكل روتيني لتوليف بيبتويد، بيبتويدس يمكن تجميعها يدوياً مع المحاصيل ممتازة في كيمياء قياسية مختبر16،،من1819، 20.
لدينا مختبر قد اعتمدت أسلوب التوليف اليدوي بيبتويد وتبسيط الأجهزة المستخدمة في الأساليب الحالية. وقد درسنا سابقا أنماط التجزئة من سلسلة من بيبتويدس باستخدام MS/MS تقنيات21،،من2223. النتائج التي توصلنا إليها تظهر أن بيبتويدس تنتج التشظيات مميزة عندما تتعرض للتفكك الناجمة عن تصادم (CID)21،23 أو أسر الإلكترون تجارب الانفصال (النماء)22 . في هذه المقالة، نحن تثبت كيف يمكن توليفها اليغو-بيبتويدس في مختبر كيمياء قياسية وكيفية القيام بتجارب CID استخدام مطياف كتلة من ثلاثي-الرباعي، وكيفية تحليل البيانات الطيفية. بيبتويد يتم تصنيعه وتتميز نونامير مع أسيتيليشن الطرفي ن والمحطة الطرفية ج أميديشن، Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. هيكل بيبتويد يرد في الشكل 1.
1-تجميع بيبتويد
ملاحظة: يبدأ التوليف مع تفعيل الراتنج بتورم الراتنج وإزالة مجموعة حماية. ويعقب هذا المتنامية في سلسلة بيبتويد على الراتنج من خلال تكرار دورات إضافة مونومر. مونومر الأولى بالإضافة إلى الراتنج هو بقايا ج--المحطة الطرفية. بيبتويد هو ممدود من ج-المحطة إلى N-المحطة. متى تحقق التسلسل بيبتويد المرجوة، الراتنج هو المشقوق قبالة وهو تنقية المنتج بيبتويد.
2-مرض التصلب العصبي المتعدد القياسات وتحليل تسلسل
ملاحظة: تجري التجربة MS/MS في مطياف شامل ثلاثي-الرباعي بالإضافة إلى مصدر تاين (ESI) اليكتروسبراي. يتم التحكم في جمع البيانات باستخدام برنامج اقتناء البيانات مصحوبة بالصك. يتضمن الإجراء العام 1) إجراء مسح كامل الطيف الكتلي التجربة وتسجيل الطيف الشامل، 2) أداء سيد MS/MS التجربة وتسجيل الطيف MS/MS، و 3) مقارنة البيانات الطيفية MS/MS مع النظرية وتوقع مخطط تجزئة استناداً إلى سمة هيكلية بيبتويد.
ويرد هيكل بيبتويد 9-مير مع acetylation الطرفي ن، Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2، في الشكل 1. بيبتويد تم تصنيعه يدوياً في سفينة فريتيد رد فعل البولي بروبلين عبر نهج المرحلة الصلبة. حلبة أميد الراتنج (0.047 ملمول, 84 ملغ مع تحميل 0.56 mmol/ز) كدعم متين تؤتي بيبتويد مع أميداتيد ج-المحطة. تم إنشاؤها في سلسلة بيبتويد بدورات متعددة لإضافة مونومر. كل دورة إضافة مركب يتضمن الخطوات ردود فعل اثنين وبرومواسيتيليشن والتشريد. برومواسيتيليشن يتحقق عن طريق إضافة حل مؤسسة نقد البحرين 0.8 متر وحل DIC 0.8 م ورد فعل يأخذ 20 دقيقة. التشريد يتحقق عن طريق إضافة حل أمين 1.0 متر للمنتج acetylation وأجرى acetylation h. 1 الطرفي ن يأخذ رد الفعل بإضافة محلول كوكتيل يحتوي على 92 ميليلتر من أنهيدريد الخل، ميليلتر 43.5 من ديبا، و 2 مل من DMF. بيبتويد هو المشقوق قبالة من الراتنج بإضافة محلول كوكتيل يحتوي على 3.8 مل تفا و 100 ميليلتر من نصائح 100 ميليلتر من الصف [هبلك] ح2س، وتتم إزالة يأخذ رد فعل 2 حاء تفا في هود التي تهب في تيار غاز النيتروجين حتى حوالي 1 مل لزج الحل هو ترك. المنتج بيبتويد رواسب في الاثير ثنائي إثيل وهو معزول بواسطة الطرد المركزي، ويعقب ذلك تكرارات اثنين من ليوفيليزيشن. بيبتويد الناجمة عن ذلك محض بما فيه الكفاية لتحليل MS/MS.
ويبين الشكل 2a، حيث يشير البروتون في الدائرة المتقطعة "بروتون المتنقلة" الذي من شأنه أن يحفز تفتيت بيبتويد أثناء التجربة سيد مخطط تجزئة المتنبأ به بيبتويد. أيون بيبتويد شظايا في السندات أميد على طول العمود الفقري بيبتويد، التي يتم الإشارة إلى المواقع التجزؤ بخطوط متقطعة. وصفت الشظايا الطرفي ن أيونات من نوع ب والشظايا ج-المحطة المسماة أيونات من نوع Y. في حالة حدوث التشتت في جميع سندات أميد المتاحة، ما مجموعة ثمانية أجزاء الطرفي ن، ب1 ب8، وستشكل مجموعة الثمانية ج-الطرفية الشظايا، ص1 إلى ص8،. كل جزء يحتوي على قيمة m/z مقابلة التي تم حسابها بتلخيصه للجماهير الأسمى لجميع العناصر في جزء التعليمات. كمثال والهياكل والقيم m/z المناظرة (الجماهير الاسمية) ب4-أيون و ص5-ويبين الشكل 2أيون. الصيغة الكيميائية لايون4 ب ج31ح42ن5س6+، ويحسب الكتلة الاسمية حسب المعادلة (31 × 12) + (42 × 1) + (5 × 14) + (6 × 16) = 580. ولما ب4 أيونات منفردة، القيمة m/z سيكون 580/1 = 580. في الشكل 2، هيكل ب4-أيون مبسطة تشكل (انظر القسم المناقشة للحصول على التفاصيل). وترد في الجدول 1القيم المحسوبة m/z (الجماهير الاسمية) لجميع الأيونات جزء من ب1-ب8 ومن ص1-ص8 .
ويشمل التحليل الشامل العمليتين. أول عملية لإجراء مسح كامل الطيف الكتلي تحليل العينة بيبتويد. هذه النتيجة تشير إلى ما إذا كانت العينة تحتوي على كمية قابلة لقياس بيبتويد، ونقاء النسبي للعينة. مسح كامل طيف أيون بيبتويد الشامل يرد في الشكل 3، حيث قيم m/z يتم تقريبها إلى أقرب عدد صحيح. يتوافق مع الذروة في m/z 1,265 بيبتويد البروتونية، والذروة في m/z 1,287 يتوافق مع أيون الصوديوم أدوكت بيبتويد. على قمم اثنين في m/z 633 و m/z 644 تقابل مضاعف البروتونية والمختلطة البروتونية-سودياتيد بيبتويدس، على التوالي. هذه النتائج تشير إلى أن العينة بيبتويد نقية بدرجة كافية للاضطلاع بتحليل MS/MS.
العملية الثانية في التحليل الشامل لأداء التجربة MS/MS على بيبتويد البروتونية في m/z 1,265. وتشمل هذه العملية عزل أيون بيبتويد السلائف بأول وحدة الرباعي، تفتيت أيون بيبتويد في إدارة البحث الجنائي، وفرز الأيونات يفتت وفقا لقيمها m/z وحدة الرباعي الثالث. ويبين الشكل 4، حيث قيم m/z يتم تقريبها إلى أقرب عدد صحيح الطيف الناتجة. ويناظر الذروة في m/z 1,265 بيبتويد البروتونية. قمم أخرى في انخفاض قيم m/z تناظر الأيونات جزء من أيون بيبتويد. يتم تعيين الأيونات جزء ب-أيون أو Y-أيون بمقارنة قيم m/z الخاصة بها مع تلك المتوقعة (كما هو مبين في الجدول 1) استناداً إلى مخطط تجزئة بيبتويد (كما هو موضح في الشكل 2). سبعة Y-أيونات (ص2 إلى ص8) وسبعة ب-الأيونات (ب1 ب7) تتشكل بوفرة يمكن ملاحظتها. لاحظ أن الوفرة من Y-الأيونات أعلى بكثير من أن معظم ب-الأيونات.

رقم 1: التركيب الكيميائي بيبتويد Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2- بيبتويد تم تصنيعه يدوياً عن طريق نهج المرحلة الصلبة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 2: مخطط تجزئة بيبتويد البروتونية Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. شظايا أيون بيبتويد في السندات أميد على طول العمود الفقري بيبتويد لإنتاج سلسلة من الشظايا الطرفي ن يسمى ب-الأيونات وسلسلة من الشظايا ج-محطة تسمى أيونات Y. أ) توقع مخطط تجزئة بيبتويد البروتونية Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2. خطوط متقطعة تشير إلى مواقع تجزئة و رموز ب1 إلى ب8 تشير إلى شظايا الطرفي ن و الرموز ص1 إلى ص8 تشير إلى الأجزاء الطرفية ج؛ ب) عينة تجزئة مع هياكل التخطيطي. إظهار الهياكل ب4-أيون و ص5-قيم أيون مع m/z المناظرة، على التوالي. وتحسب قيم m/z بتلخيصه للجماهير الأسمى للعناصر الموجودة في الهياكل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 3: مسح كامل كتلة الطيف من بيبتويد Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2، حيث يتم تقريب القيم m/z إلى أقرب عدد صحيح. الذروة في m/z 1,265 يناظر أيون بيبتويد، [ف + H]+، والذروة في m/z 1,287 يتوافق مع أيون الصوديوم أدوكت من بيبتويد، [ف + Na]+. على قمم اثنين في m/z 633 و m/z 644 تتطابق مع بيبتويد مشحون مضاعفاً، ف + 2 H2 + و [ف + ح + غ]2 +، على التوالي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

الشكل 4: الطيف MS/MS من بيبتويد البروتونية Ac-Nae-(Npe-Nme)4-NH2 المسمى بالأجزاء المعينة. يتوافق مع الذروة في m/z 1,265 بيبتويد البروتونية، [ف + H]+، وتقابل القمم مع قيم m/z أقل الأيونات جزء. ب-و Y-الأيونات يكلفون بمقارنة قيم m/z الخاصة بها مع تلك المحسوبة استناداً إلى مخطط تجزئة أيون بيبتويد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
| ب-أيون | m/z القيمة (الكتلة الاسمية) | ذ-أيون | m/z القيمة (الكتلة الاسمية) |
| ب1 | 143 | ص1 | 133 |
| ب2 | 304 | ص2 | 294 |
| ب3 | 419 | ص3 | 409 |
| ب4 | 580 | ص4 | 570 |
| ب5 | 695 | ص5 | 685 |
| ب6 | 856 | ص6 | 846 |
| ب7 | 971 | ص7 | 961 |
| ب8 | 1132 | ص8 | 1122 |
الجدول 1: حساب القيم النظرية m/z استناداً إلى مخطط تجزئة تنبأ بيبتويد البروتونية Ac-Nae-(Npe-Nme) 4 -NH 2 . ب-أيون و Y-أيون تبين الأيونات جزء المقابلة N-المحطة وج-المحطة، على التوالي. كل قيمة m/z (الكتلة الاسمية) يحسب بتلخيصه للجماهير الأسمى للعناصر الموجودة في ذلك أيون يفتت.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
هو وصف بروتوكول للتوليف اليدوي من اليغو-بيبتويدس يتبعه تحليل تسلسل الكتلي.
الكتاب أود أن أشكر السيد مايكل كونولي والدكتور رونالد تسوكرمان (مسبك الجزيئية، مختبر لورنس بيركلي الوطني) لدعم تقنية في توليف بيبتويد. ونعترف الدعم من "المؤسسة الوطنية للعلوم" (تشي-1301505). جميع الكتلي تجارب أجريت في "منشأة قياس الطيف الكتلي الجماهيري الكيمياء" في جامعة المحيط الهادئ.
| مطياف الكتلة رباعي الأقطاب ESI- ثلاثي الأقطاب ، Varian 320L | Agilent Technologies Inc. | تم الحصول على مطياف الكتلة من شركة Varian، Inc. | |
| محطة عمل Varian MS ، الإصدار 6.9.2 ، برنامج الحصول على البيانات ومراجعة البيانات | Varian Inc. | البرنامج هو جزء من حزمة Varian 320L | |
| Burrell Scientific Wrist-action shaker ، موديل 75 DD | Fisher Scientific International Inc. | 14-400-126 | |
| جهاز طرد مركزي Hermle ، موديل Z 206 A | Hermle Labortechnik GmbH | ||
| وعاء تفاعل الطور الصلب ، 10 مل | Torviq | SF-1000 | |
| أغطية الضغط لأوعية التفاعل | مرشحات حقنةTorviq | PC-SF | |
| ، حجم المسام 0.2 & م | شركة فيشر العلمية | 03-391-3B | |
| مرشحات حقنة ، حجم المسام 0.45 مو ؛ م | شركة فيشر العلمية | 03-391-3A | |
| قاطرات الطرد المركزي من مادة البولي بروبلين ، 50 مل | VWR International ، LLC. | 490001-626 | |
| قاطرات الطرد المركزي من مادة البولي بروبيلين ، 15 مل | VWR International ، LLC. | 490001-620 | |
| ChemBioDraw, Ultra، الإصدار 12.0 | CambridgeSoft Corporation | CambridgeSoft هي الآن جزء من شركة PerkinElmer Inc. | |
| كوب الستايروفوم ، 12 أوقية | راتنجأميد سوبر ماركت | مشترك | |
| Chem-Impex International، Inc. | 10619 | ||
| بيبيريدين | كيم-إمبكس إنترناشيونال | 02351 | شديد السمية |
| N ، N'-diisopropylcarbodiimide | Chem-Impex International، Inc. | 00110 | |
| حمض البروموسيتيك | شديد السميةChem-Impex International، Inc. | 26843 | شديد السمية |
| 2-فينيل إيثيل أمين | VWR الدولية، ذ م م. | EM8.07334.0250 | |
| 2-Methyoxyethylamine | Sigma-Aldrich Co. LLC. | 241067 | |
| N-Boc-ethylenediamine | VWR International، LLC. | AAAL19947-06 | |
| أنهيدريد الخليك | شركة سيجما ألدريتش ذ.م.م. | 252845 | |
| N ، N-dimethylformamide | VWR International ، LLC. | BDH1117-4LG | مزيد من التقطير قبل الاستخدام |
| N ، N-diisopropylethylamine | Chem-Impex International، Inc. | 00141 | |
| ثلاثي الأيزوبروبيلسيلان | كيم-إمبكس إنترناشيونال | 01966 | |
| حمض ثلاثي فلورو أسيتيك | Chem-Impex International، Inc. | 00289 | |
| تنقية المياه الأكاديمي Millipore MILLI-Q | شديد السميةMillipore Corporation | ZMQP60001 | لتوليد مياه HPLC |
| بدرجة HPLC من الدرجة الأولى من المياه | المنتجة من Millipore MILLI-Q & reg ؛ نظام تنقية المياه الأكاديمي | ||
| الميثانول | Pharmco-Aaper | 339USP / NF | HPLC الصف |
| أسيتونيتريل | فيشر Scientific International، Inc. | A998-4 | HPLC درجة |
| ثنائي إيثيل الأثير | VWR الدولية، ذ م م. | BDH1121-19 لتر | مزيد من التقطير قبل استخدام |
| ثنائي كلورو الميثان | VWR International، LLC. | BDH1113-19 لتر | مزيد من التقطير قبل الاستخدام |
| غاز النيتروجين | فريسنو أكسجين / بارنز توريد | NIT 50-C-F | نقاء فائق ، 99.9995٪ |
| غاز الأرجون | فريسنو أكسجين / بارنز توريد | ARG 50-C-F | فائق النقاء ، 99.9995٪ |