את זרימות עבודת ליאו הוצגו מאפשרות תיוג היציב איזוטופ של חלבון מקוצר ופפטידים סינטטיים. ניסויים אלו כמובן זמן (איור 1) חלים על מחקרי proteomics השוואתיים וכמותית, כמו גם מחקר פרוטאז. כל עבודה מורכבת משני שלבים ניסיוניים (איור 2):) זמן הדגימה תיפתר של התגובה המתאימה 18 O-איזוטופ היציב בקידוד (מחשוף פרוטאז קטליזאטור פפטיד; תגובת חילופי קטליזאטור-פרוטאז carboxyl חמצן; חילופי חמצן carboxyl חומצת קטליזאטור תגובה) ו-B) ניתוח על ידי ספקטרומטריית מסה וייצוג גרפי של 18 קינטיקה O-התאגדות.
ניסויי TimeCourse א
I. Paleo-TimeCourse: תיוג פרוטאז-קטליזאטור של שסעי proteolytic
- (אופציונלי) אג"ח דיסולפיד של חלבונים (10 מיקרומטר) ופפטידים (250 מיקרומטר) מופחתים עם DTT (2.5 מ"מ ריכוז סופי)ב25 מ"מ NH 4 3 HCO (הן טריות) על ידי דגירה למשך 30 דקות ב 50 ° C.
- (אופציונלי) cysteines חינם הם alkylated עם iodoacetamide (ריכוז סופי 10 מ"מ) 25 מ"מ NH 3 4 HCO ידי דגירה למשך 30 דקות בטמפרטורת חדר בחושך.
- בהתאם לפרוטאז של עניין, פתרוני חלבון / פפטיד צריכים להיות ניקה-מעלה כדי להסיר חיץ שייר וסוכן אלקילציה. השתמש PepClean C-18 עמודות ספין (Thermo) לניקוי ופפטיד Vivaspin ריכוז צנטריפוגלי (סארטוריוס) להחליף למאגרי דגימות חלבון.
- Redissolve / פפטידים להחליף / חלבונים בחיץ תגובת פרוטאז μl 20 (ECE-1: 50 מ"מ MES-KOH, 5.5 pH; טריפסין: 25 מ"מ NH 4 3 HCO, pH 8.0) המכיל 1:1 (v / v) הסופי H 2 18 O (95%, סיגמא Isotec).
- לסגת מדגם נקודת זמן אפס לפני התוספת של פרוטאז: המיקס 0.5 μl של תערובת התגובה ו0.5 אלפא μl cyano-4-hydroxycinnamicחומצת מטריצה (10 מ"ג / מ"ל באצטוניטריל 50%, 0.1% TFA). מדגם כתם על צלחת Opti-TOF 384 MALDI יעד (א.ב. SCIEX) ולהשאיר את טיפי ממס בטמפרטורת חדר עד יבש (כ 5 דקות).
- פיצול פתרון התגובה לשני aliquots. Aliquot יהיה הראשון מודגרות עם פרוטאז עניין (ECE-1: 75 ננומטר; טריפסין: 0.04 nM) בטמפרטורת חדר או הטמפרטורה המומלצת לאנזים מסוים. Aliquot השני יהיה דגר בלי פרוטאז וישמש כמדגם שליטה. Aliquot הראשון מייצג מדגם סטנדרטי לפרוטאז קטליזאטור 18 O-תיוג והוא יכול לשמש לפפטיד וזיהוי חלבונים, זיהוי של פעילות חלבונים וניטור של תגובות ביקוע proteolytic. Aliquot השני משמש להראות ש18 O-התאגדות הוא מושרה על ידי פרוטאז, ולכן, לא תיוג ולא המחשוף צפוי למדגם זה.
- עקוב תגובה על ידי הסרת aliquots תגובה והבחין בם כdescribed תחת שלב 5 במרווחי זמן כנראה לנכון. את תנאי התגובה שתוארו לעיל משמשים לניטור תגובת פרוטאוליטי לתקופה של עד ארבעה ימים (24 נקודות בערך). התחל דגימה כל 5 דקות עד 30 דקות, ולאחר מכן לזהות את כל 30 דקות עד 2 שעות, ולאחר מכן כל שעה עד שעות 8 וכל 8 שעות עד 4 ימים. מוצרי ביקוע אמורים להופיע תוך 12 השעות הראשונות והמצע צריך להיות לגמרי הידרוליזה לאחר 24 שעות. זמני דגירת תגובה מורחבים מאפשרים להגדיר תוצרי תגובה יציבים שאינם דיסקרטיים מתגובת ביניים, אשר מעובדים עוד יותר. בהתאם לשאלת מחקר וזוגות הניתנים אנזימי מצע, זמנים ייכונו וטמפרטורת דגירה יש להיות מווסת על מנת להבטיח דגימת תגובה אופטימלית.
- לאחר שנקודת זמן התגובה הסופית הבחינה או במרווחים בין ייכונו מורחבים, צלחת יעד MALDI מוגשת לניתוח MALDI-TOF/TOF MS / MS כמפורט להלן (סעיף ב ').
השני. Paleo-TimeCourse: Postdigתיוג estion של termini proteolytic
- (אופציונלי) אג"ח דיסולפיד של חלבונים (10 מיקרומטר) ופפטידים (250 מיקרומטר) מופחתים עם DTT (2.5 מ"מ ריכוז סופי) ב25 מ"מ NH 4 3 HCO (הן מוכנות טריות) על ידי דגירה למשך 30 דקות ב 50 ° C.
- (אופציונלי) cysteines חינם הם alkylated עם iodoacetamide (ריכוז סופי 10 מ"מ) 25 מ"מ NH 3 4 HCO ידי דגירה למשך 30 דקות בטמפרטורת חדר בחושך.
- בהתאם לפרוטאז של עניין, פתרוני חלבון / פפטיד צריכים להיות ניקה-מעלה כדי להסיר חיץ שייר וסוכן אלקילציה. השתמש PepClean עמודות C-18 ספין לניקוי הפפטיד וVivaspin ריכוז צנטריפוגלי לחילופי חיץ חלבון.
- Redissolve / להחליף את ניקה-up מוצרי פפטיד / חלבונים בחיץ תגובת פרוטאז μl 20 (לדוגמא טריפסין: 25 מ"מ NH 4 3 HCO, 8.0 pH) ולעכל עם פרוטאז עניין להשלמה (למשל טריפסין: 0.04 nM 3;7 מעלות צלזיוס; 12 שעות).
- מוצרי ביקוע ניקוי עם PepClean עמודות C-18 ספין. צעד זה יהיה לבטל פעילות הפרוטאז שיורית.
- Redissolve / להחליף את ניקה-up מוצרי פפטיד בחיץ תגובת פרוטאז μl 20 (טריפסין: 25 המ"מ NH 4 3 HCO, 8.0 pH) המכיל 1:1 (v / v) הסופי H 2 18 O.
- לסגת מדגם נקודת זמן אפס לפני התוספת של אנזים: 0.5 μl המיקס של תערובת התגובה ומטריצת 0.5 μl אלפא cyano-4-hydroxycinnamic חומצה (10 מ"ג / מ"ל באצטוניטריל 50%, 0.1% TFA). ספוט מדגם על צלחת יעד MALDI ולהשאיר את טיפי ממס בטמפרטורת חדר עד יבש (כ 5 דקות).
- פיצול פתרון התגובה לשני aliquots. Aliquot יהיה הראשון מודגרות עם פרוטאז של עניין (למשל טריפסין: 0.04 nM) בטמפרטורת חדר או הטמפרטורה המומלצת לאנזים מסוים. Aliquot השני יהיה דגר בלי פרוטאז וישמש כבקרה. 1aliquot מייצג מדגם סטנדרטי לפרוטאז קטליזאטור תיוג 18 O-postdigestion ויכול לשמש לפפטיד וכימות חלבון. Aliquot השני משמש להראות ש18 O-התאגדות מזורזת על ידי פרוטאז ולפיכך לא תיוג צפוי למדגם זה.
- עקוב תגובה על ידי הסרת aliquots תגובה והבחין בם כאמור בשלב 7.) במרווחי זמן כנראה לנכון. לדוגמה, אנו הבחנו בתחילה כל 5 דקות עד 30 דקות וכל 15 דקות לאחר שלפקח תגובת חילופי חמצן carboxyl מזורזת על ידי טריפסין.
- לאחר שנקודת זמן התגובה הסופית הבחינה או במרווחים בין ייכונו מורחבים צלחת יעד MALDI מוגשת לניתוח MALDI-TOF/TOF MS / MS כמפורט להלן (סעיף ב ').
ג. Aleo-TimeCourse: תיוג חומצת קטליזאטור של קבוצות carboxyl
- דגירת פפטידים בודדים (50 ננומטר) עם 1:1 (v / v) 18 הו מים מועשרים בtהוא נוכחות או עדר (שליטה) של 0.1% (v / v) חומצת trifluoroacetic סופית (30 μl נפח כולל).
- לדוגמה את תוצרי התגובה היומית ל48 ימים על ידי שיתוף איתור aliquot μl 0.5 של התערובת עם 0.5μl של מטריצת cyano-4-hydroxycinnamic חומצת אלפא (10 מ"ג / מ"ל באצטוניטריל 50%, 0.1% TFA) ישירות על יעד MALDI צלחת.
- בין מרווחים ייכונו ואחרי שהבחין בנקודת זמן התגובה הסופית להגיש צלחת יעד MALDI לניתוח MALDI-TOF/TOF MS / MS כמתואר להלן בסעיף ב '
ב MALDI-TOF/TOF רכישת MS / MS נתונים וניתוח
- ספקטרום המוני נרכשים על MALDI TOF / TOF Analyzer 4800 (א.ב. SCIEX).
- לפני הניתוח, המכשיר מכויל בתערובת של סטנדרטי פפטיד (ערכת תקנים המונית לכיול של AB SCIEX מכשירי TOF / TOF) עם סובלנות מרבית המוני מדידת שגיאה של ± 50 עמודים לדקה ומספר מינימאלי של שישה שיאים להתאים.
- MS הספקטרום (טווח המוני400 - 4000 מ '/ z) נרכשים בשלושה עותקים באמצעות מצב יון חיובי עם עצמה מתכווננת ליזר (3400 - 3800; גודל צעד 50) עם טווח מקובל בסיס שיא עוצמת 2000 - 45000. יריות בודדות נרכשות ל- ספקטרום משנה, עם 400 יריות / ספקטרום כלל, לעצור תנאים ייכנסו לתוקף לאחר 800 תת ספקטרומים נרכשים (תעבור או ייכשל) או 400 קריטריונים לקבלה עוקף תת תחזיות. במקרה של דגימות נמוכות בשפע או בנוכחות רקע ביולוגי מורכב לקצה התחתון של טווח גילוי הטרשת הנפוצה יש להעלות עד 800 מ '/ z. בנוסף, ייתכן שיהיה צורך להסיר מלח ותרכובות אחרות המפריעות בצעד ניקוי מדגם כפי שתואר קודם לכן או על ידי הפרדת LC.
- קבצי נתוני MS (קבצים. t2d) מיוצאים מתוכנת 4000 סדרת סייר נתוני רכישה ומיובאת למערכת שלנו בבית מעבדת המידע, שעושה שימוש בתוכנה זקקה קמע (מטריקס מדע) לעיבוד וזיהוי ספקטרלי שיא. מעטפות איזוטופיםהם deconvoluted ויחסים 18 O-התאגדות שנקבעו באופן אוטומטי באמצעות אלגוריתם דומה לזה שתואר על ידי מייסון ואח' 12. והותאם על ידי הקבוצה שלנו 9. לחלופין, כלי תוכנה כגון ZoomQuant 13 ו 14 צפע, כמו גם חבילות תוכנה מסחריות, כBioWorks Xpress (תרם הפישר סיינטיפיק) וקמע זקק quantitation ארגז כלים (מטריקס מדע) יכול deconvolute 18 נתונים מסוג O 15,16. יחסי O-18 התאגדות מבוטאים את התרומה היחסית של מיני איזוטופ פפטיד בודדים (כלומר, פפטידים המכילים 16 O, 1 O או 18 O 18 2) למעטפה האיזוטופי כולו.
- עבור כל ניסוי TimeCourse, המונים המולקולריים ([M + H] +) לכל מיני פפטיד שהתגלו נשלפים מהקבצים המשויכים MS הנתונים והערכים זרקו לפח ברוחב המוני ppm 100.
- t לפחות שלושה [M + H] + מוגדרים יידרש כדי לאכלס סל. במקרה של מצעים ידועים, רשימת הסל המסונן בהשוואה לרשימה של מוצרי ביקוע proteolytic חזתה מרצף פפטיד המצע באמצעות כלי ExPASy FindPept 17 (http://au.expasy.org/tools/findpept.html) ו 200 סובלנות קבלת שגיאה המונית עמודים לדקה.
- MS / MS הספקטרום נרכש לכל הערכים ההמוניים של מוצרי ביקוע החזויים על ידי כלי FindPept וערכים לסל שיש להם 18 O-Incorporations קשורים בם. נתוני MS / MS נרכשים על מנתח 4800 MALDI TOF / TOF במצב יון 1kV רפלקטור החיובי, בעצמה קבועה ליזר של 4200 ו-CID גז במצב כבוי. 50 יריות נרכשות בדפוס אקראי לכל ספקטרום משנה עד לסך של 40-ספקטרום משנה לנקודה (מניב כולל של 2000 / יריות ספוט).
- קבצי נתוני MS (קבצים. t2d) MS / מיוצאים מהסדרה 4000 Exploתוכנת rer נתוני רכישה ומיובא לתוך מערכת מידע המעבדה בבית שלנו, פסגות מזוהות ורשימות MS / MS שיא קשורות עם נתוני MS זרקו לפח המתאימים.
- לזיהוי הפפטיד, רשימות MS / MS שיא הם חפשו מול מסד נתוני SwissProt באמצעות מנוע חיפוש קמע עם פרמטרי החיפוש הבאים: אין הספציפיות אנזים, יון 150 עמודים לדקה מבשרת ו0.2 טולרנסים המוניים יון בר אבא.
- הזדהויות פפטיד בנוסף ניתן לאמת באמצעות נתוני Explorer התוכנה (א.ב. SCIEX) יאשר את 18 דפוסי O-התאגדות האופייניים ברחבי יוני בר y-סדרה כפי שתואר על ידי שבצ'נקו et al. 18.
הכנת ג זמן ספקטרלית ו18 מגרשים O-התאגדות
חלקות הזמן Spectral: קבצי נתוני MS (. קבצי t2d) לכל נקודת זמן תגובה מיוצאות מתוכנת סייר הנתונים כASCII-קבצים באמצעותמאקרו ויובא לניתוח נתונים ותוכנה גרפית (למשל מקור על ידי OriginLab) ומוצג כחלקות מפל (איור 3).
18 מגרשים O-התאגדות: לכל אחד ממוצרי ביקוע פפטיד זרק לפח, את התרומה היחסית של מיני איזוטופ פפטיד בודדים (16 O, 18 1 O או 18 O 2) מופקת על פני כל נקודתי זמן התגובה וזממה נגד זמן (איור 4).