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A modo de ejemplo, se analizaron las histonas extraídas de células madre embrionarias humanas (hESCs) con y sin estimulación ácido retinoico (RA), comenzando con 200 l sedimentos celulares. La presencia de la AR en cultivo celular conduce a la diferenciación de ESC. Desde el sedimento de células, sobre 50 a 100 g de histonas se extrajeron, que es más que suficiente para llevar a cabo múltiples inyecciones LC-MS de los péptidos de histonas. Después de una derivación, la digestión y la desalinización, las muestras se cargaron en un 75 micras cm de columna x 15 C 18 (diámetro de partícula de 3 micras, tamaño de poro 300 Å) en el modo de serie con un sistema de cromatografía nano líquida de alta resolución con chips de microfluidos acoplados a un híbrido cuadrupolo lineal trampa - espectrómetro de masas Orbitrap. MS adquisición se realizó a través de DIA. En paralelo, las muestras también se analizaron con un método DDA usando un UHPLC-flujo nano acoplado a un espectrómetro de masas de trampa de iones-Orbitrap híbrido (datos no mostrados). Encada ciclo, una detección completa de MS Orbitrap se realizó con el rango de barrido de 290 a 1.400 m / z, una resolución de 60.000 (a 200 m / z) y AGC de 10 6. A continuación, el modo de adquisición dependiente de los datos se aplicó con una dinámica exclusión de 30 seg. exploraciones de MS / MS fueron seguidos de iones primarios de las más intensas. Iones con un estado de carga de un solo fueron excluidos de MS / MS. Se utilizó una ventana de aislamiento de 2 m / z. Los iones se fragmentaron usando disociación inducida por colisión (CID), con la energía de colisión de 35%. Detección de trampa de iones se utiliza con el modo de rango de exploración normal y velocidad de barrido normal con AGC de 10 4.
Se analizaron los datos en bruto MS software de adoptar para la extracción de precursores y de iones fragmento de cromatogramas, a saber Skyline 23 y 22 EpiProfile. EpiProfile ha sido optimizado para los péptidos de histonas, ya que integra la extracción inteligente área del pico debido al conocimiento previo de Peptiempo de retención marea. Por otro lado, Horizonte está optimizado para el análisis de la DIA, y por lo tanto las cifras mostradas DIA (Figuras 4 y 5A) son capturas de pantalla de este software. A partir del cromatograma de iones extraídos, el área bajo la curva se recupera, y esto se utiliza para estimar la abundancia de cada péptido. El área del pico cromatográfico se calculó para el [M + H] +, [M + 2H] 2+, y [M + 3H] 3+ iones del mismo péptido, aunque en la mayoría de los casos, el [M + 2H] 2+ era la forma predominante. Esto proporciona la abundancia en bruto de una forma modificada de un péptido dado. Con el fin de lograr la abundancia relativa de PTM, la suma de todas las diferentes formas modificadas de un péptido de histona se consideró como 100%, y el área del péptido particular, se dividió por el área total para que el péptido de la histona en todas sus formas modificadas .
péptidos histonas están presentes en una VAVariedad de formas isobáricas (Figura 5). Péptidos isobáricas, por ejemplo, K18ac y K23ac, sólo pueden ser cuantificados en el nivel de MS / MS, donde se utilizan sus iones fragmento único para determinar la relación de la especie isobáricas (Figura 5A y 5B). Esta proporción se utiliza para dividir el área del pico cromatográfico entre las dos especies. Cuando se utiliza DDA, estas formas isobáricas se incluyeron en una lista de masas específicas, debido a que estos péptidos deben ser seleccionados para la fragmentación a través de la totalidad de su elución, lo que no ocurriría en un experimento estándar DDA. La discriminación de la abundancia relativa de las especies isobáricas se lleva a cabo a continuación, mediante la supervisión del perfil de elución de los iones de fragmentos. Por otro lado, el tipo de DIA de adquisición no requiere ninguna lista de inclusión. Sin embargo, este tipo de método de adquisición no es compatible con la búsqueda de base de datos tradicional, y por lo tanto puede impedir el descubrimiento de péptidos modificados desconocidos.
hESCs mostraron una clara reducción de los péptidos acetilados cuando son estimuladas para la diferenciación (Figura 6A y 6B). Esto no era sorprendente, ya que los resultados previos informaron mayor acetilación en los CES, en comparación con los diferenciadores 25,lo que refleja la naturaleza generalmente permisiva de la cromatina pluripotentes. Al centrarse en la histona H3, 35 diferentes formas modificadas fueron cuantificados (Figura 6C). Sin embargo, todos proteoforms histonas que pueden investigarse con este enfoque son más de 200, incluyendo todas las variantes y modificaciones de histonas de baja abundancia (datos no mostrados). Por otra parte, el análisis mostró que una alta reproducibilidad se puede obtener entre repeticiones técnica, como se evidencia por el pequeño tamaño de las barras de error (que representan ± desviación estándar). En su conjunto, esta sección se describe cómo extraer la abundancia relativa de los péptidos modificados histonas utilizando datos NLC-MS.

Figura 1:. Flujo de trabajo para MS / MS análisis de la histona de abajo hacia arriba se muestran los diez pasos para el análisis de las histonas, incluyendo una estimación del tiempo requerido para cada paso. El número de sección se da entre paréntesis como presente en el manuscrito. Sección 5, que describe el fraccionamiento de la muestra para aislar las diferentes variantes de histonas, se puede omitir a menos que exista una necesidad de un análisis altamente sensible de una variante dada. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Fase Inversa de gran flujo de LC para la histona variante de Fraccionamiento y de Coomassie del gel (A) cromatograma LC-UV que representa la separación de histonas intacta.. variantes de la histona H3 pueden ser discriminados unos de otros en función de su tiempo de elución. Las fracciones se pueden recoger de forma manual o mediante un colector de fracciones automático. (B) de gel de Coomassie de tres réplicas de la purificación de la histona.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54112/54112fig2large.jpg" target = "_ blank"> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3:. Making of Etapa-inclinar enchufe con una punta de pipeta P1000, perforar un disco de material C 18 material de un disco de extracción en fase sólida (segundo panel). El minidisco se pegará en la punta (panel central), de modo que pueda ser empujado hacia fuera en una punta de pipeta más pequeño P100 / 200 utilizando cualquier tipo de pequeños capilares. En este ejemplo, se utilizó un diámetro externo de tubo de sílice fundida de 700 micras. El minidisco se debe empujar a la parte inferior de la punta de la pipeta P100 / 200 hasta que no pueda ir más lejos (último panel). La punta etapa está listo para el desalado de la histona, ya que tiene la capacidad suficiente para retener suficiente material de muestra para numerosas repeticiones. Específicamente, un minidisco es suficiente para 15 - 20 g de sample. Si se requiere más de la muestra, varios discos se pueden empaquetar el uno del otro. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4:. Representación esquemática de la ADD y DIA Métodos Al utilizar DDA, el ciclo de exploración MS se caracteriza por la selección secuencial de iones precursores de fragmentación MS / MS en función de su intensidad y estado de carga. Una vez que un ion precursor ha sido fragmentada se coloca en una lista de exclusión para evitar la selección repetitiva del mismo péptido, de modo que la MS puede "cavar" en señales menos abundantes. Este método de adquisición es la técnica de elección en la proteómica para el modo de descubrimiento. La cuantificación se logra mediante la integración de la señal de barrido completo de un ion dado junto a la MS identificados /MS espectro. En DIA, toda la gama m / z se fragmenta en cada ciclo de exploración. Este enfoque es menos adecuado para el modo de detección, pero produce un perfil cromatográfico de todos los iones, los precursores y los productos. Esto conduce a una cuantificación más confianza y la discriminación de formas isobáricas. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: La cuantificación de isobáricas péptidos (A) Ejemplo de dos péptidos isobáricas comúnmente abundantes en el análisis de la histona.. El cromatograma de iones extraídos (XIC) de su masa precursora e isótopos relativos (arriba) es idéntico. Sin embargo, la XIC de los iones de productos (abajo) permite la discriminación de las dos formas isobáricas. En particular, los fragmentos de iones aparecen unicamente deben ser nosotrosed para estimar la abundancia relativa de las dos especies. (B) Representación de los iones de fragmentos únicos de los dos péptidos descritos (resaltado en rojo). (C) Lista de los péptidos comúnmente analizados en Homo sapiens que tienen al menos un equivalente isobárica. Variantes de secuencia entre los péptidos se indican las histonas en la lista. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 6: Los resultados representativos de las células madre embrionarias humanas con y sin tratamiento ácido retinoico (A) Cuantificación relativa del péptido de histona H3 KQLATKAAR (aa 18 - 26) en todas sus proteoforms modificados.. La abundancia relativa se estimó utilizando todos proteoforms como el 100% (el relporcentaje ative del péptido no modificado no se muestra) (B) Cuantificación relativa del péptido de histona H3 KSTGGKAPR (aa 9 -.. 17) (C) La abundancia relativa de los péptidos detectados para la histona H3 canónica con y sin tratamiento de células con ácido retinoico. La figura indica en cuál de los dos tratamientos las modificaciones dadas son más abundantes (> 50%). En general, se demuestra que la acetilación de la histona H3 disminuye en la mayoría de los residuos de lisina tras la inducción de la diferenciación celular. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Solución # | Composición |
| 1 | El aislamiento nuclear Buffer (NIB) stock se hace de la siguiente manera y se almacena congelado en alícuotas de 100 ml a -20 ° C; descongeladoNIB se puede almacenar a 4 ° C durante unas semanas: mM Tris 15, KCl 60 mM, NaCl 15 mM, 5 mM MgCl2, 1 mM CaCl 2, y sacarosa 250 mM. El pH del tampón se ajusta a 7,5 con HCl. |
| 2 | Inhibidores de la proteasa (añada fresca para tampones antes de su uso): 1 M ditiotreitol (DTT) en ddH2O (1,000x); AEBSF 200 mM en ddH2O (400x) |
| 3 | inhibidor de la fosfatasa (añadir fresco a los tampones antes de su uso): 2,5 M microcistina en etanol al 100% (500x) |
| 4 | inhibidor de HDAC (añadir fresco a tampones antes de su uso): 5 butirato de sodio M, hechos por valoración del ácido 5 M butírico usando NaOH a pH 7,0 (500x) |
| 5 | NP-40 Alternativa: 10% v / v en ddH 2 O |
| 6 | 0,2 MH 2 SO 4 en ddH2O |
| 7 | El ácido tricloroacético (TCA): 100% w / v en ddH2O |
| 8 | La acetona + 0,1% de ácido clorhídrico (HCl): 0,1% v / v HCl en acetona |
Tabla 1. Solutions.