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La figure 1 montre un diagramme général du flux de travail, y compris la récolte du tissu à partir du foie de souris, l’utilisation de 1 mg de protéines pour digérer le lysate protéique avec la trypsine, l’incubation de peptides avec des perles conjuguées par anticorps, l’acquisition des échantillons sur la SP, et enfin effectuer l’analyse DIA/SWATH des données à l’aide de divers logiciels quantitatifs protéomiques (académiques et commerciaux).
La figure 2A montre comment la chronologie du flux de travail et les quantités d’échantillons et de protéines requises, par rapport aux méthodes alternatives actuellement utilisées pour les études d’enrichissement multi-PTM. La méthode d’un pot peut être effectuée en deux fois moins de temps et avec la moitié du nombre d’échantillons que ces méthodes alternatives. Par rapport à la méthode d’enrichissement à un seul PTM, le protocole d’un pot nécessite également la moitié de la quantité de protéines.
Ce protocole s’est avéré être une solution de rechange réalisable et rentable. La figure 2B montre que le coefficient médian de variation (CV) pour les zones peptidiques modifiées était plus faible dans la méthode d’un pot que dans les enrichissements en un seul PTM et en série-PTM. La figure 2C,D montre que, tout en comparant les méthodes d’enrichissement d’un pot PTM et d’un seul PTM, aucune différence notable n’était apparente entre les corrélations des quantifications au niveau du site pour les deux modifications. Cela était également vrai pour les corrélations au niveau du peptide et au niveau des fragments. La même observation a tenu pour chacun des trois corrélations en comparant les enrichissements d’un pot et de série-PTM. Toutes les données brutes sous-jacentes à la SP et les fiches de résultats Excel traitées associées à un rapport récent de Basisty et coll.14 sont disponibles et peuvent être téléchargées à partir de MassIVE (MSV00081906) et ProteomeXchange (PXD008640).
En général, alors que les stratégies d’enrichissement des anticorps peuvent montrer certaines limitations, telles que l’occlusion épitope potentielle ou une spécificité limitée, les anticorps utilisés dans cette étude sont des mélanges de clones générés indépendamment et fournissent ainsi des gammes plus larges de Spécificités.
Les résultats expérimentaux documentent la possibilité de détecter et d’évaluer le traqueur ptM. La figure 3 affiche les données d’un enrichissement réussi et illustre un exemple pour un peptide contenant des modifications multiples et différentes d’acyl visualisant le crosstalk de PTM. La figure 3A montre un peptide qui est acétylé sur un résidu de lysine et succinylé sur l’autre, et la figure 3B montre le même peptide succinylé aux deux lysines. Cela démontre que le même résidu de lysine peut être modifié avec les deux groupes d’acylation, et il ya une possibilité de crosstalk se produisant à ce site. La figure 4 montre le nombre de résidus de lysine qui ont été identifiés comme décrits dans les sections 7.1-7.3 pour transporter les deux modifications, pointant également vers un éventuel traqueur ptM.
Comme le montre la figure 5, le traitement des ensembles de données DIA PTM avec un logiciel de protéomique quantitative nous permet de déterminer quels résidus de lysine spécifiques sont modifiés. Il s’agit d’un concept connu sous le nom de localisation du site, qui est une étape essentielle pour toute analyse pour la détermination d’éventuels ptM crosstalk. La figure 5 présente deux isoformes potentiels ainsi que les ions confirmant et réfutant pour chacun d’eux qui pourraient être visualisés et évalués comme décrits dans les sections 8.1-8.3 (en particulier les étapes 8.3.2 et 8.3.3). Sur la base de ces informations, nous avons pu identifier avec confiance lequel des deux isoformes était présent dans l’échantillon original. Le spectre MS/MS de l’isoforme confirmé KQYGEAFEKacR démontre clairement que les ions y (y2-y5) contenant le résidu de lysine acétylé, qui a changé de 42 m/z (la masse d’incrément d’un groupe d’acétyl), ont confirmé le résidu spécifique de lysine dans le peptide qui a été modifié.

Figure 1 : Flux de travail typique pour l’enrichissement d’un pot des PTM. Les tissus (ici, les foies) sont récoltés à partir de SIRT5 KO et de souris de type sauvage (WT), et les protéines sont lysées, trypsines digérées en peptides et dessalées. Les peptides sont ensuite enrichis par l’immunoaffinité avec des combinaisons de perles de succinyl- et d’acétyl-anticorps. Les workflows parallèles de SP mesurent à la fois 1) les petits aliquots des changements entiers d’expression de protéine de lysate (pour la normalisation de protéine) et 2) les peptides acyl-contenants enrichis pour l’identification de site d’acylation (DDA-MS) et la localisation de site, suivis de quantification (DIA-MS). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2 : Comparaison du flux de travail d’un pot avec d’autres méthodes. (A) Comparaison du temps, des coûts et des matériaux requis pour le flux de travail d’un pot, l’enrichissement en série-PTM, et deux enrichissements d’un seul PTM. (B) Comparaison des CV entre le flux de travail d’un pot, l’enrichissement simple de PTM d’acétyl-lysine, et l’enrichissement simple de PTM de succinyl-lysine. Analyse de corrélation de spearman comparant les zones de pic de peptide d’acyl obtenues à partir du flux de travail d’un pot, et les enrichissements d’un seul PTM : parcelles correspondantes des résultats de la zone de crête de log2 pour (C) sites d’acétylation et (D) sites de succinylation. Les pentes de régression et les facteurs de corrélation sont indiqués dans les panneaux individuels14. Deux répliques biologiques indépendantes ont été traitées pour chacune des conditions. Ce chiffre a été modifié à partir de Basisty et coll.14. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3 : Crosstalk entre l’acétylation et les modifications de succinylation des résidus de lysine. Les spectres de SP/MS des peptides tryptiques de la thiolase mitochondriale 3-ketoacyl-CoA qui montrent la même séquence d’acide aminé mais ont été modifiés à deux résidus de lysine avec différents PTMs. (A) MS/MS de peptide AANEAGYFNEEMAPIEVKsuccTKacK et (B) MS/MS de peptide AANEAGYFNEEMAPIEVKsuccTKsuccK. Ce chiffre a été modifié à partir de Basisty et coll.14. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4 : Overlap et crosstalk entre les résidus de lysine acétylées et succinyées, exemples spécifiques dans les complexes protéiques. (A) Diagramme de Venn affichant un chevauchement entre 2 235 acétylation et 2 173 sites de succinylation. De ce nombre, 943 sites ont été actylés et succinylés. Le foie d’une souris knock-out SIRT5 (de-succinylase) a été analysé, et de nombreux sites de succinylation ont été identifiés. En fait, ils étaient plus abondants que normalement observés dans le foie de souris (les peptides modifiés ont été filtrés à une valeur Q de 'lt;0.05). (B) Complexes protéiques montrant le pourcentage de leurs sous-unités contenant à la fois des sites acrasés et succinylés (la ligne rouge audacieuse représente l’importance déterminée par le test exact de Fisher). (C) Diagramme du complexe de synthase ATP : les sous-unités protéiques en rouge représentent les sous-unités qui contiennent à la fois des sites acétylés et succinylés. Ce chiffre a été modifié à partir de Basisty et coll.14. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5 : Le logiciel de protéomique quantitatif déchiffre la localisation des PTM sur le site peptidique. Sur la base de la fragmentation mS/MS du peptide, il est possible de fournir des informations sur les résidus spécifiques de lysine que le groupe d’acétyl modifie. Cela met en valeur la capacité du logiciel à offrir des informations précieuses sur la localisation du site des PTM. (A) Deux possibilités de modification des résidus de lysine et de localisation du site PTM : KQYGEAFEKacR (à gauche) et KacQYGEAFEKR (à droite). Des ions fragmentés « confirmant » et « réfutant » sont montrés pour chacun des isoformes potentiels de localisation de site du peptide. Sur la base de ces informations, les scores de confirmation et de réfutation sont attribués, confirmant la présence de l’isoforme KQYGEAFEKacR dans l’échantillon. (B) Spectre MS/MS correspondant à l’isoforme confirmé KQYGEAFEKacR indiquant que tous les ions y, y compris les résidus de lysine acétylé (y2 et plus) portent une masse d’incrément de 42 m/z, ce qui correspond à la modification de l’acétyl. Les ions b observés ne contiennent pas la modification. (C) Chromatogramme d’ions extraits (XIC) avec des zones de pointe abondantes résultant de y2 et y3 ions, qui constituent tous deux le site d’acétylation dans l’isoforme confirmée KQYGEAFEKacR. S’il vous plaît cliquez ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.