Criblage de modification des histones par chromatographie liquide, spectrométrie de mobilité des ions piégés et spectrométrie de masse à temps de vol
12 janvier 2024
Un flux de travail analytique basé sur la chromatographie liquide, la spectrométrie de mobilité des ions piégés et la spectrométrie de masse à temps de vol (LC-TIMS-TOF MS/MS) pour une analyse ascendante hautement fiable et hautement reproductible des modifications et de l’identification des histones en fonction des principaux paramètres (temps de rétention [RT], section efficace de collision [CCS] et rapport masse/charge précis [m/z]).
Une méthode est proposée utilisant un protocole d’extraction d’histones avec une efficacité de 95 %. Avec LC-TIMS-ToF MS/MS, en peu de temps, il est possible d’obtenir un dépistage des PTM présents dans l’histone. Et surtout, la possibilité de séparer les isomères.
La séparation des peptides isomères, bien que possible en utilisant uniquement la spectrométrie de masse en tandem, est souvent difficile. En incorporant TIMS, nous introduisons une dimension supplémentaire de séparation, simplifiant de nombreuses identifications d’isomères de position. De plus, la technologie passive augmente la sensibilité de ces expériences, améliorant encore notre capacité à analyser les variations épigénétiques.
Avec la capacité accrue d’identifier les positions PTM, il est possible de déterminer davantage la corrélation entre divers facteurs environnementaux ou biologiques et leurs effets sur l’épigénome. Les méthodes qui améliorent et facilitent l’analyse des histones peuvent être appliquées à plusieurs domaines de recherche, notamment la chimie médicale et environnementale. La dynamique de confirmation des protéines dans les états natifs ou endommagés sera établie à partir de la mise en œuvre de TIMS MS/MS avec HDX.
Grâce à la méthode LC-TIMS-ToF MS/MS et à la nano SM/MS LC-TIMS-ToF, les différences de PTM existant dans divers échantillons biologiques seront cartographiées.
Aperçu
Cette étude présente un flux analytique utilisant la chromatographie liquide, la spectrométrie de mobilité ionique piégée et la spectrométrie de masse par temps de vol (LC-TIMS-ToF MS/MS) pour l'analyse hautement fiable des modifications des histones. La méthode améliore considérablement l'identification des modifications post-traductionnelles (PTMs) ainsi que de leurs isomères positionnels.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biochimie
- Épigénétique
Contexte
- Les histones jouent un rôle crucial dans la régulation des gènes grâce à diverses modifications.
- La détection de ces modifications est essentielle pour comprendre les mécanismes épigénétiques.
- Les méthodes traditionnelles rencontrent des difficultés pour séparer les isomères.
- L'incorporation de la TIMS offre une nouvelle dimension permettant une séparation améliorée.
Objectif de l'étude
- Développer une méthode permettant une extraction et une analyse efficaces des histones.
- Améliorer l'identification des modifications post-traductionnelles (PTM) et de leurs isomères.
- Corréler les facteurs environnementaux aux variations épigénétiques.
Méthodes utilisées
- Protocole d'extraction d'histones permettant une efficacité de 95 %.
- LC-TIMS-ToF MS/MS pour une analyse à haute résolution.
- Technologie passive permettant d'augmenter la sensibilité des expériences.
- Recherche des PTM présentes dans les histones.
Résultats principaux
- Séparation réussie de peptides isomères à l'aide de la TIMS.
- Amélioration de l'identification des positions des modifications post-traductionnelles.
- Capacité accrue d'analyser les variations épigénétiques.
- Corrélations potentielles entre les facteurs biologiques et l'épigénome.
Conclusions
- La méthode proposée améliore considérablement l'analyse des modifications des histones.
- L'incorporation de la TIMS simplifie l'identification des isomères.
- Cette approche ouvre des perspectives pour des recherches supplémentaires sur les influences épigénétiques.
Questions fréquemment posées
Pertinence sectorielle pour les cadres
Le criblage à haut débit des modifications post-traductionnelles des histones (PTM) par spectrométrie de masse LC-TIMS-ToF MS/MS répond à un besoin critique de cartographie épigénétique précise lors des phases précoces de découverte et de validation de cibles. La capacité à attribuer avec certitude la position des PTM et à distinguer les formes isomériques améliore la confiance prédictive dans l'association entre états épigénétiques et réponses biologiques. Ce flux de travail soutient les décisions de portefeuille ajustées au risque en permettant une analyse quantitative robuste des modifications de la chromatine liées aux mécanismes des maladies.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'analyse des mécanismes régulateurs épigénétiques grâce à une cartographie fiable des modifications post-traductionnelles (PTM).
- Prend en charge la validation fonctionnelle des cibles en distinguant les isomères positionnels des modifications histoniques.
- Facilite la réduction des risques biologiques en corrélant les profils de PTM avec des facteurs environnementaux ou génétiques.
- Améliore la confiance prédictive pour la progression des cibles épigénétiques dans le processus de découverte.
Tests et développement de dosages
- Prépare des échantillons biologiques validés pour le criblage ultérieur de composés modifiant la chromatine.
- Fournit des profils reproductibles et quantitatifs de modifications post-traductionnelles (PTM) pour la standardisation et l'évaluation des tests.
- Permet une analyse évolutible et à haut débit, adaptée aux campagnes de criblage.
- Facilite une évaluation fiable des effets des composés sur les paysages de modifications des histones.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne la détection des modifications post-traductionnelles (PTM) avec des biomarqueurs épigénétiques pertinents pour la maladie, lorsque le contexte de l'échantillon le permet.
- Assure une continuité entre la cartographie épigénétique en phase de découverte et la validation dans des modèles précliniques.
- Permet une progression ajustée au risque en quantifiant les changements des PTM en réponse à des perturbations biologiques.
- Prend en charge la réduction des risques mécanistiques en recherche translationnelle grâce à un profilage détaillé des modifications.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Ce protocole LC-TIMS-ToF MS/MS s'intègre du début de la découverte jusqu'à l'identification de composés candidats, soutenant à la fois les approches basées sur des hypothèses et les criblages dans la recherche en épigénétique.
- Biologie de la découverte : Facilite la vérification d'hypothèses et la clarification des voies biologiques en associant les profils de PTM à des résultats biologiques.
- Écrans : Fournit des données quantitatives sur les PTM, prêtes à être utilisées dans des tests, pour l'évaluation de composés et l'analyse de la reproductibilité.
- Analytique : Offre des mesures haute résolution des positions des PTM, la séparation d'isomères et des spectres de fragmentation pour des analyses comparatives.
- Recherche translationnelle : Permet de corréler les profils de PTM avec des modèles de maladies et des stratégies de biomarqueurs, le cas échéant.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une plateforme analytique réutilisable pour des études épigénétiques continues dans plusieurs programmes.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Augmente la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la validation des cibles épigénétiques.
- Valeur opérationnelle : Standardise l'analyse des modifications post-traductionnelles avec une forte reproductibilité et un haut débit.
- Valeur stratégique : Permet de prendre des décisions éclairées d'aller/arrêt et une gestion efficiente du portefeuille en capital.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque des cibles et programmes épigénétiques.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en spectrométrie de masse, en chromatographie et en analyse de données en protéomique.
- Exige un accès à un instrument LC-TIMS-ToF MS/MS avancé ainsi qu'au logiciel de support.
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles de préparation des échantillons et d'interprétation des données.
- Peut nécessiter des adaptations selon les matrices biologiques ou les sources d'histones utilisées.
- La calibration de l'instrument et l'optimisation de la méthode sont essentielles pour la reproductibilité et la sensibilité.
