전기 분무 이온화(ESI) 질량 분석기와 결합된 사내 내장 플로우 스루 트립틱 마이크로리액터를 사용한 단백질 분해 분해를 위한 빠른 프로토콜이 제시됩니다. 마이크로 리액터의 제작, 실험 설정 및 데이터 수집 프로세스에 대해 설명합니다.
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전기 분무 이온화(ESI) 질량 분석기와 결합된 사내 내장 플로우 스루 트립틱 마이크로리액터를 사용한 단백질 분해 분해를 위한 빠른 프로토콜이 제시됩니다. 마이크로 리액터의 제작, 실험 설정 및 데이터 수집 프로세스에 대해 설명합니다.
질량 분석 (MS)의 대부분은 단백질 분석 방법은 일반적으로 트립신, 검출 효소 분해 단계 전에 수반 기반. 이 단계는 질량 분석 기기의 유효 주사 범위 내에 MW <3,000-4,000 다 함께 일반적으로 분자량이 작은 펩타이드의 생성을 위해 필요하다. 종래의 프로토콜은 37 ºC에서 O / N 효소 소화를 포함한다. 최근 발전은 전형적으로 예를 들면, 전자 렌지 나 고 고정화 효소 또는 몇 분에 단백질 가수 분해에 필요한 시간을 단축 상보 물리적 처리 (범위의 마이크로 리액터의 이용을 포함하는 다양한 전략의 개발을 주도 압력). 본 연구에서는 단백질을 빠르게 분해 효소를 달성하기 위해 임의의 실험실에서 구현 될 수있는 간단하고 비용 효율적인 방법을 설명한다. 단백질 (또는 단백질의 혼합물)은 결합 된 C18 역상 높은 퍼포에 흡착모세관 컬럼에서 사전로드 된 액체 크로마토 그래피 (HPLC) 실리카 입자를 필요치 않는, 수성 완충액 트립신은 짧은 시간 동안 입자를 통해 주입된다. 온라인 MS 검출을 사용하려면 트립신 펩티드는 MS 이온 소스에 직접 증가 유기물 함량과 용매 시스템과 용출된다. 이 방법은 고가의 고정화 효소 입자의 사용을 회피하고, 처리를 완료하는 처치를 필요로하지 않는다. 단백질 소화 완전한 샘플 분석은 각각 ~ 30 분 이하 ~ 3 분 이상으로 달성 될 수있다.
정제 된 단백질의 동정 및 특성화 자주 MS 기술을 사용함으로써 달성된다. 단백질은 효소로 분해되고 그 펩티드는 더 간단한 주입 실험 장치를 사용하여 MS로 분석된다. 단백질 분해 소화 가장 MS 분석기의 유효 질량 범위에 속하는 작은 펩티드 단편을 생성하기 위해 필요하고, 그 용이 아미노산 서열 정보를 생성하기 위해 저 에너지 충돌 유도 된 분해를 통해 단편화 될 수있다. 절연 단백질 또는 단순 단백질 혼합물, MS 검출하기 전에 펩티드의 크로마토 그래피 분리에 대한 추가적인 필요가 없다. 25-50 펩티드의 혼합물을 용이 MS 이온 소스에 직접 주사기 펌프 시료를 주입하여 분석 할 수있다.
질량 분석 장치는 분석을 수행하고, 짧은 시간 프레임 내에서 단백질의 서열을 확인할 수있다. 현대 데이터 수집 방법과,이 프로세스는 승 달성 될 수있다몇 분 또는 초 ithin. 단시간 스케일에 대한 전체 프로세스를 완료하는 제한 요인이 단백질 분해성 분해 공정이다. 일반적으로, 이것은 수 시간에 걸쳐 수행된다 (또는 O / N) 용액에 37 ºC에서 사용한 기판 (50-100) 효소의 비를 1. 설명 된 미세 반응기 또는 시판되는 카트리지의 형태로, 분, 초, 고정화 효소의 마이크로 리액터의 효소 소화 시간을 감소시킨다. 1-6 일반적으로 효소를 공유 결합, 비 - 공유 / 물리 흡착 복합체가 고정화 형성 또는 캡슐화, 효소 처리의 -3,6- 향상된 효율으로 사용되는 큰 표면 대 부피 및 효소에 대한 기판 비. 고정화 반응기의 추가 이점은 MS 분석에서자가 분해 효소와의 간섭을 감소 효소 안정성 및 재사용 성을 향상시킬 것을 포함한다. 접근법을 이용하여 유리 또는 중합 미세 다양한 장치가 설명되었지만항체 - 항원 상호 작용에 의해 자성 비드에 고정화 효소를 이용하여, 7,8- 9는 티타니아, 알루미나 졸 - 겔 10 nanozeolites 11에 캡슐화 또는 니켈 NTA 또는 그의 태그 복합체 형성을 통해 캡처 된 금 나노 입자의 네트워크에 포획. 6 대안 고정화 효소 개방 관형 모세관도 개발되어있다. (12) 또한, 향상된 단백질 분해 절단은 30-120에 대한 반응 시간을 감소시키기위한 제어 마이크로파 조사 (13) 또는 압력 보조 또는 압력 사이클링 기술 (PCT)을 사용하여 입증되었다 분. (14)
고정화 효소 반응기의 여러 장점에도 불구하고, 상업적 카트리지의 비용이 높고, 일상적인 사용을위한 미세 유체 장치의 유용성은 제한되어, 추가 계측을 필요로하는 전자 또는 PCT 기술 결과의 용도. 이 연구의 목적은 circumve 방법을 개발했다이러한 단점을 NTS, 그것은 쉽게 분 이내 MS 분석에 대비 단백질의 효소 적 분해를 수행하기위한 간단하고 효과적인 방법으로 연구자 강화할 각 실험실에서 구현 될 수있다. 접근법은 모세관 또는 미세 유동 장치에 사전로드 된 소수성 C18 입자의 사용에 의존하며 통해 효소의 주입 중에 효소 분해 한 다음 이들 입자에 관심 단백질 (들)의 흡착 충전 층 및 캡처 단백질 (들). 이 방법에서, 기판은 비 - 공유 상호 작용을 통해 고정되고, 상기 효소가 고정화 된 단백질을 통해 주입된다. 단백질 분해 소화 효율을 효소 처리, 환원 및 입자의 표면으로부터의 거리와, 확산 시간은 단백질을 노출 큰 입자 표면적이 증가 질량 전사 효소의 활성에 영향을 미칠 수없는 공유 결합, 기능 향상 빠르게 evaluat다른 효소 처리 성 및 다중화 E의 조합이 과정은 미세 형식으로 실행되는 경우. 이 방법은 표준 단백질 및 ESI-MS 검출 이전에 단백질 분해 소화 트립신 가장 일반적으로 사용되는 효소의 혼합물을 이용하여 설명된다. 본 연구에 사용 된 검출 질량 분석기는 선형 트랩 중극 (LTQ)기구이다.
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모세관 마이크로 반응기 1. 준비
샘플 솔루션의 2. 준비
주 : 유기 용매 및 산 및 용액 제제의 운반 작업 것을 포함 흄 후드에서 수행되어야한다. 고글, 장갑 및 보호 복을 착용 할 것.
3. 실험 설정
주 : LTQ-MS 시스템은 다양한 샘플 입력 방식으로 질량 분석 장치의 인터페이스 수있는 조립식 XYZ 스테이지를 포함하는 변성 ESI 공급원이 장착된다.
4. 미세 유체 설치
5. 샘플로드, MS 분석을위한 단백질 분해 소화 및 용출
모든 용액 / 샘플 전송 단계를 주사기 펌프의 도움으로 수행되고, 데드 있습니다 volum 보상하기 위해, 완료하기 위해 몇 분 동안 추가로 허용한다 참고및 상기 마이크로 반응기에서 이송 라인과 관련된 ES; 필요한 시간이 포함 된 유량에 따라 달라집니다.
6. 데이터 처리
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단백질 분해 소화 공정의 대표적인 결과가 상기 마이크로 반응기 (도 1, 2) 표 1에 제공하여, 단백질의 혼합물을 동시에 수행 하였다.이 표는 특정 단백질을 식별하는 고유의 펩티드 서열을 포함하는 십자가 상관도 스코어 (Xcorr) (즉, 대응하는 탠덤 질량 스펙트럼 실험 투 이론적 매치의 품질 특징 스코어) 놓친 분열 횟수, 펩티드 충전 상태 (z) 및 질량 / 전하 ( 양성자 펩티드 m / z). 단백질 수준에서의 표는 단백질, 단백질 및 단백질의 점수 범위의 UniProt 단백질 ID, 설명 (명칭)을 제공한다. 단백질 분해 소화 90 초 동안 수행 한 후에 모든 단백질은 여러 펩타이드에 의해 식별했다.
에 필요한 시간모든 펩타이드의 용출은 300 NL / 분, 나노 ESI 최...
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이 작품에서 설명하는 마이크로 반응기가 제공하는 간편한 구현 미만 30 분에서 MS 분석 및 식별을 가능하게하는 단백질의 효소 소화를 수행하기위한 실험 장치를. 기존의 방법에 비해이 시스템의 뚜렷한 장점은 단순성, 속도, 낮은 시약 소모와 낮은 비용을 포함한다. 특히, 고가의 트립신 고정화 비드 카트리지가 필요 없다. 모세관 마이크로 리액터의 제조는 간단 (도 1a), 그리고 통상적으로 크로마토 그래피 실험에서 발견 된 표준 용품에서 분 이내에 달성 될 수있다. 역상 C18 입자 흡착 단백질 또는 펩티드의 완전한 제거를위한 높은 유기 함량 용제 (CH 3 CN 또는 CH 3 OH)로 세정 할 수있어, 마이크로 리액터는 간단하고 비용 효과적인 제조 공정을 다시 사용할 수 있지만 일회용 APPLIC 일회용 유닛의 제조를 위해 초대관리 포인트. 모세관 마이크로 반응기는도 1b에 도시 된, 또는 표준 상업적인 이온 소스에 삽입 할 수 ...
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저자는 경쟁하는 재정적 이해관계가 없음을 선언합니다.
이 작업은 IML에 대한 NSF/DBI-1255991 보조금에 의해 지원되었습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 이온 트랩 ESI-MS | Thermo Electron | LTQ | LTQ 질량 분석기는 탠덤 MS 데이터 |
| XYZ 스테이지 | Newport | 다중 부품을 | 가정용 XYZ 스테이지는 다양한 샘플 전달 시스템에서 입력을 수신하도록 상용 LTQ nano-ESI 소스를 조정하는 데 사용됩니다 |
| 스테레오 현미경 | Edmund optics | G81-278 | 현미경은 마이크로 리액터 패킹 프로세스를 관찰하는 데 사용됩니다 |
| 분석 저울 / Metler | VWR | 46600-204 | 저울은 단백질 샘플의 무게를 측정하는 데 사용됩니다 |
| 초음파 수조 / Branson | VWR | 33995-540 | 음파 수조는 샘플을 혼합 / 균질화하고 C18 입자 슬러리 |
| 주사기 펌프 22 | Harvard Apparatus | 552222 | 마이크로 펌프는 패킹된 모세관 마이크로리액터 |
| Milli-Q 초순수 시스템 | EMD Millipore | ZD5311595 | MilliQ 정수 시스템은 정제된 DI 물을 준비하는 데 사용됩니다 |
| 피펫터/에펜도르프 (1,000 &마이크로; l) | VWR | 53513-410 | 피펫터는 소량의 시료 용액을 측정하는 데 사용됩니다 |
| Pipettor/Eppendorf (100 &마이크로; l) | VWR | 53513-406 | 피펫터는 소량의 샘플 용액을 측정하는 데 사용됩니다 |
| Pipettor/Eppendorf (10 &마이크로; l) | VWR | 53513-402 | 피펫터는 소량의 샘플 용액을 측정하는 데 사용됩니다 |
| 실리카 모세관(100 µ m ID x 360 &마이크로; m OD) | Polymicro Technologies | TSP100375 | 이 모세관은 마이크로리액터 |
| 용융 실리카 모세관(20 &마이크로; m ID x 100 &마이크로; m OD) | Polymicro Technologies | TSP020090 | 이 캐필러리는 ESI 이미터 |
| 융합 실리카 캐필러리(50 &마이크로; m ID x 360 &마이크로; m OD) | Polymicro Technologies | TSP050375 | 이 모세관은 주사기 펌프에서 샘플과 용리액을 모세관 마이크로리액터 |
| 유리 모세관 식칼 | Supelco | 23740-U | 원하는 길이로 융합 실리카 모세관을 절단하는 도구입니다. |
| Glue | Eclectic Products | E6000 Craft | 이 접착제는 ESI 이미터를 모세관 마이크로리액터 또는 미세유체 칩 |
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| 실린더(100ml) | VWR | 24710-463 | 실린더는 용매 |
| 실린더(10ml) | VWR | 24710-441 | 실린더는 용매 |
| 피펫 팁(1,000 µ l) | VWR | 83007-386 | 피펫 팁은 소량의 샘플 용액을 측정하는 데 사용됩니다 |
| . 피펫 팁(100 µ l) | VWR | 53503-781 | 피펫 팁은 소량의 샘플 용액을 측정하는 데 사용됩니다 |
| 펫 팁(10 µ l) | VWR | 53511-681 | 피펫 팁은 소량의 샘플 용액을 측정하는 데 사용됩니다 |
| 유리 기판 나 | 노필름 | B270 흰색 크라운, 3" x 3" | 이들은 마이크로칩 제조를 위한 유리 기판입니다 |
| 수 너트 피팅 (1/16 ") | Upchurch | P203X | 이 피팅은 전송 캐필러리를 미세유체 칩 Nanoport 어셈블리에 연결하는 데 사용됩니다. |
| Upchurch | N-122H | 이 피팅은 전송 캐필러리를 미세유체 칩 | |
| 단백질 표준 | Sigma | Multiple # | |
| Acetonitrile, HPLC 등급 | Fisher | A955 | |
| Methanol, HPLC 등급 | Fisher | A452 | |
| 이소프로판올, HPLC 등급 | 시그마 | 650447 | |
| 트리플루오로아세트산 | 시그마 | 302031 | |
| 중탄산 암모늄 | Aldrich | A6141 | |
| 트립신, 시퀀싱 등급 | Promega | V5111 |
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