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A titre d'exemple, nous avons analysé les histones extraites à partir de cellules souches embryonnaires humaines (hESC) avec et sans acide rétinoïque (RA), la stimulation, à partir de 200 culots cellulaires ul. La présence de RA dans la culture cellulaire conduit à la différenciation ESC. A partir du culot de cellules, environ 50 à 100 ug d'histones ont été extraits, ce qui est plus que suffisant pour effectuer de multiples injections de peptides histone LC-MS. Après dérivatisation, la digestion et dessalage, les échantillons ont été chargés sur un 75 pm x 15 cm colonne C18 (diamètre de particule de 3 um, taille de pores 300 Å) en mode série avec un système de chromatographie nano liquide à haute performance avec des puces microfluidiques couplés à un hybride linéaire piège quadripolaire - spectromètre de masse Orbitrap. acquisition MS a été réalisée en utilisant DIA. En parallèle, des échantillons ont également été analysés à l'aide d'une méthode utilisant une LDV CLUHP nano-flux couplée à un piège Orbitrap spectromètre de masse d'ions hybrides (données non présentées). Danschaque cycle, une détection complète MS Orbitrap a été réalisée avec la plage de balayage de 290 à 1400 m / z, une résolution de 60.000 (à 200 m / z) et AGC de 10 6. Ensuite, le mode d'acquisition dépend de données a été appliquée avec une dynamique exclusion de 30 sec. scans MS / MS ont été suivis sur des ions parents de plus intenses les. Ions avec un état d'une charge ont été exclues de MS / MS. Une fenêtre d'isolement de 2 m / z a été utilisé. Les ions sont fragmentés en utilisant une dissociation induite par collision (CID) avec une énergie de collision de 35%. Détection de piège ionique a été utilisé avec le mode de plage de balayage normal et la vitesse de balayage normale avec AGC de 10 4.
Les données brutes ont été analysées MS adoptant un logiciel pour l'extraction des précurseurs et des ions fragments chromatogrammes, à savoir Skyline 23 et 22 EpiProfile. EpiProfile a été optimisé pour les peptides histones, car il intègre l'extraction de la zone de pointe intelligente en raison de la connaissance antérieure du pepmarée temps de rétention. D'autre part, Skyline est optimisé pour DIA analyse, et donc les chiffres affichés DIA (figures 4 et 5A) sont des captures d' écran de ce logiciel. À partir du chromatogramme d'ions extrait, l'aire sous la courbe est récupérée, ce qui permet d'estimer l'abondance de chaque peptide. La surface du pic chromatographique a été calculé pour [M + H] +, [M + 2H] 2+ et [M + 3H] 3+ des ions du même peptide, bien que dans la plupart des cas , le [M + 2H] 2+ était la forme la plus courante. Ceci fournit l'abondance brute d'une forme modifiée donnée d'un peptide. Afin d'atteindre l'abondance relative de PTM, la somme de toutes les différentes formes modifiées d'un peptide de l'histone a été considéré comme 100%, et la région du peptide particulier a été divisée par la superficie totale de cette histone peptide sous toutes ses formes modifiées .
peptides histones sont présents dans un variété de formes isobares (Figure 5). Peptides isobariques, par exemple, K18ac et K23ac, ne peuvent être quantifiés au niveau MS / MS, où leurs ions fragments uniques sont utilisés pour déterminer le rapport des espèces isobares (figure 5A et 5B). Ce rapport est utilisé pour diviser l'aire du pic chromatographique entre les deux espèces. Lors de l'utilisation du PDD, ces formes isobares ont été inclus dans la liste des masses ciblées, parce que ces peptides doivent être sélectionnés pour la fragmentation par l'ensemble de leur élution, ce qui ne se produira pas dans une expérience DDA standard. La discrimination de l'abondance relative de l'espèce isobares est ensuite effectuée en contrôlant le profil d'élution des ions fragments. D'autre part, le type DIA d'acquisition ne nécessite pas de liste d'inclusion. Cependant, ce type de procédé d'acquisition est incompatible avec la recherche de base de données classique, et donc peut empêcher la découverte de peptides modifiés inconnus.
CSEh ont montré une nette diminution des peptides acétylés lorsqu'ils sont stimulés pour la différenciation (figure 6A et 6B). Ce ne fut pas surprenant que les résultats précédents ont rapporté acétylation supérieur en CES par rapport à ceux de différenciation 25,reflétant la nature généralement permissive de la chromatine pluripotentes. En se concentrant sur l' histone H3, 35 formes modifiées différentes ont été quantifiées (Figure 6C). Cependant, tous les proteoforms histones qui peuvent être étudiés avec cette approche sont plus de 200, y compris toutes les variantes des histones et des modifications de faible abondance (données non présentées). En outre, notre analyse a montré que la reproductibilité élevée peut être obtenue entre les réplicats techniques, comme en témoigne la petite taille des barres d'erreur représentant (± écart type). Pris ensemble, cette section décrit comment extraire l'abondance relative des histones modifiées peptides en utilisant des données NLC-MS.

Figure 1:. Workflow pour MS / MS Histone Analyse Bottom-up Les dix étapes pour l' analyse de l' histone sont présentés, y compris une estimation du temps nécessaire pour chaque étape. Le numéro de section est indiquée entre parenthèses comme présent dans le manuscrit. Section 5, décrivant le fractionnement des échantillons pour isoler les différentes variantes d'histones, peut être omis , sauf si il y a un besoin pour une analyse très sensible d'une variante donnée. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 2: phase inverse de débit élevé LC pour la variante Fractionnement et des histones Coomassie Gel (A) Chromatogramme LC-UV qui représente la séparation histone intacte.. des variants de l'histone H3 peuvent être distingués les uns des autres en fonction de leur temps d'élution. Fractions peuvent être collectées soit manuellement ou en utilisant un collecteur de fractions automatisé. (B) Coomassie gel de trois répétitions de la purification de l' histone.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54112/54112fig2large.jpg" target = "_ blank"> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 3:. Making of Stage-basculement fiche avec une pointe de pipette P1000, poinçon un disque en C 18 matériau à partir d' un disque d'extraction en phase solide (deuxième panneau). Le minidisque restera dans la pointe (panneau du milieu), de sorte qu'il peut être poussé dehors dans une pointe de pipette plus petit P100 / 200 en utilisant toute sorte de petit capillaire. Dans cet exemple, nous avons utilisé un diamètre extérieur des tubes de silice fondue de 700 pm. Le minidisque devrait être poussé vers le bas de la pointe de la pipette P100 / 200 jusqu'à ce qu'il ne peut pas aller plus loin (dernier panneau). La pointe de la scène est prête pour histone dessalage, car il a une capacité suffisante pour conserver suffisamment de matériau d'échantillon pour de nombreuses répétitions. Plus précisément, un minidisque est suffisant pour 15 - 20 pg de sample. Si plus échantillon est nécessaire, plusieurs disques peuvent être emballés sur un autre. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 4:. Représentation schématique du PDD et DIA Méthodes Lors de l' utilisation du PDD, le cycle MS scan se caractérise par la sélection séquentielle des ions précurseurs pour MS / MS fragmentation en fonction de leur intensité et de l' état de charge. Une fois qu'un ion précurseur a été fragmenté est placé dans une liste d'exclusion pour éviter la sélection répétitive du même peptide, de sorte que la sclérose en plaques peut "dig" en signaux moins abondants. Cette méthode d'acquisition est la technique de choix en protéomique pour le mode de détection. Quantification est obtenue en intégrant le signal de balayage complet d'un ion donné à côté des MS identifiés /spectre MS. Dans DIA, toute la gamme m / z est fragmenté à chaque cycle. Cette approche est moins approprié pour le mode de détection, mais il produit un profil chromatographique de tous les ions, des précurseurs et des produits. Cela conduit à une quantification plus confiante et la discrimination des formes isobares. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 5: Quantification de isobariques Peptides (A) Exemple de deux peptides isobares couramment abondantes dans l' analyse de l' histone.. Le chromatogramme ionique extrait (XIC) de leur masse précurseur et isotopes relatifs (ci-dessus) est identique. Cependant, le XIC des ions produits (ci-dessous) permet de discriminer les deux formes isobares. Notamment, les ions fragments seulement uniques devraient nous êtreed pour estimer l'abondance relative des deux espèces. (B) Représentation des ions de fragments uniques pour les deux peptides décrits (en rouge). (C) Liste des peptides couramment analysés dans Homo sapiens ayant au moins un équivalent isobarique. Séquence des variantes entre les peptides histones énumérés sont indiqués. S'il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de cette figure.

Figure 6: Les résultats représentatifs de cellules souches embryonnaires humaines avec et sans traitement acide rétinoïque (A) la quantification relative du peptide histone H3 KQLATKAAR (aa 18-26) dans toutes ses proteoforms modifiés.. L'abondance relative a été estimée en utilisant tous les proteoforms 100% (relpourcentage ative du peptide non modifié est non montré) (B) , la quantification relative du peptide de l' histone H3 KSTGGKAPR (aa 9 -.. 17) , (C) de l' abondance relative des peptides détectés pour canonique histone H3 avec et sans traitement des cellules avec de l' acide rétinoïque. Le chiffre indique dans lequel des deux traitements les modifications données sont plus abondantes (> 50%). Dans l' ensemble, nous démontrons que l' histone H3 acétylation diminue dans la plupart des résidus de lysine sur l' induction de la différenciation cellulaire. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
| Solution # | Composition |
| 1 | Isolation nucléaire Buffer (NIB) stock est effectué comme suit et conservé congelé en aliquotes de 100 ml à -20 ° C; décongeléNIB peut être conservé à 4 ° C pendant quelques semaines: Tris 15 mM, 60 mM KCl, 15 mM de NaCl, 5 mM de MgCl2, 1 mM de CaCl2 et 250 mM de saccharose. Le pH du tampon est ajusté à 7,5 avec du HCl. |
| 2 | Les inhibiteurs de protéase (ajouter des frais aux tampons avant utilisation): 1 M dithiothréitol (DTT) dans ddH 2 O (1,000x); MM AEBSF 200 en ddH 2 O (400x) |
| 3 | inhibiteur de la phosphatase (ajouter frais à des tampons avant utilisation): 2,5 uM Microcystine dans 100% d'éthanol (500x) |
| 4 | inhibiteur de HDAC (ajouter frais à des tampons avant utilisation): 5 butyrate de sodium M, faites par titration de l'acide 5 M butyrique en utilisant NaOH à pH 7,0 (500x) |
| 5 | NP-40 alternatif: 10% v / v dans ddH 2 O |
| 6 | 0,2 MH 2 SO 4 dans ddH 2 O |
| 7 | L' acide trichloroacétique (TCA): 100% p / v dans ddH 2 O |
| 8 | Acétone + 0,1% d'acide chlorhydrique (HCl): 0,1% v / v de HCl dans de l'acétone |
Tableau 1. Solutions.