결합 전구체 동위 원소 라벨 및 동중 태그 (cPILOT)은 동중 태그의 샘플 다중화 기능을 향상 정량 프로테오믹스 전략이다. 이 프로토콜은 알츠하이머 병 마우스 모델 및 야생 형 컨트롤에서 조직에 cPILOT의 응용 프로그램을 설명합니다.
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결합 전구체 동위 원소 라벨 및 동중 태그 (cPILOT)은 동중 태그의 샘플 다중화 기능을 향상 정량 프로테오믹스 전략이다. 이 프로토콜은 알츠하이머 병 마우스 모델 및 야생 형 컨트롤에서 조직에 cPILOT의 응용 프로그램을 설명합니다.
질병의 이해와 바이오 마커의 발견을위한 많은 생물학적 샘플을 분석하는 요구가 증가하고있다. 여러 샘플의 동시 측정이 확산되고 크게 실험 비용과 시간을 단축 한 수 정량 프로테오믹스 (proteomics) 전략. 우리 연구실은 기존의 동위 원소 표지 또는 등압 태그 방식의 샘플 멀티플렉싱을 향상 동위 원소 라벨 및 동중 태그 (cPILOT) 결합 전구체라는 기술을 개발했다. 글로벌 cPILOT은 세포, 조직, 체액, 또는 전체 유기체로부터 유래 된 샘플에 적용하고 다른 샘플 조건에 걸쳐 상대적 단백질 존재비에 대한 정보를 제공 할 수있다. cPILOT는 낮은 pH 완충액 조건을 이용하여) (1)에 의해 작동 선택적 dimethylate 펩티드 N 말단 2)) 재료 / 시약의 표를 참조 (시판 등압 시약 리신 잔기의 차 아민 라벨을 높은 pH 완충액 조건을 사용한다. 의 정도가능한 샘플 다중화 사용 전구체 레이블의 수 및 등압 태그 시약에 의존한다. 여기서는 한 번의 분석 마우스 조직에서 12 개 샘플을 분석하는 여섯 플렉스 등압 시약과 함께 광 무거운 디메틸 화를 사용하여 12 플렉스 분석을 제시한다. 향상된 다중 적은 실험 편견과 오류, 더 중요한 것은 실험 시간과 비용을 줄일 수 많은 샘플 조건 (생물 복제, 병기, 약물 치료, 유전자형, 또는 세로 시간 포인트)에서 비교를 허용하는 도움이됩니다. 본 연구에서는 글로벌 cPILOT 방법은 알츠하이머 병 마우스 모델 및 야생 형 컨트롤에서 뇌, 심장, 생물 복제에서 간 조직을 분석하는 데 사용됩니다. 글로벌 cPILOT 다른 생물학적 과정을 연구에 적용되고, 20 개 이상의 샘플을 샘플 다중화를 증가하도록 구성 될 수있다.
단백질 체학은 종종 더 나은 질병 과정을 이해하는 데 많은 샘플, 효소 반응 속도론, 번역 후 수정, 환경 자극에 대한 반응, 치료 치료, 바이오 마커 발견, 약물 메커니즘에 대한 응답의 분석을 포함한다. 정량 방법은 시료 전체 단백질 수준에서의 상대적인 차이를 측정하고 라벨없는 일 수 있거나, 동위 원소 표지 (대사, 화학적, 또는 효소)를 포함하는 이용 될 수있다. 그들은 많은 시료를 동시에 분석 할 수있게하고 다른 세포, 조직, 체액, 또는 유기체 전체 샘플에 적합하기 때문에 안정 동위체 표식 방법은 인기가 증가했다. 동위 원소 표지 방법 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 증가 실험 처리량획득 시간, 비용, 및 실험 오차를 줄일 수있다. 이러한 방법은 펩티드의 단백질 피크의 상대 존재비를 측정하는 전구체 질량 스펙트럼을 사용한다. 대조적으로, 태그 등압 시약 8, 9, 10 중 하나를 MS / MS 또는 MS에서 검출되는 리포터 이온을 발생 3~11 스펙트럼 및 이들 피크는 단백질의 상대적 존재비를보고하는데 사용된다.
프로테오믹스 멀티플렉싱 현재 최첨단은 12 10 12 플렉스 플렉스 등압 태그 분석 중 13이다. 향상된 다중 샘플 (즉> 10 개 샘플) 방법은 세포 (18)의 분석을 위해 다른 사람에 의해 조직을 14, 15, 16, 17에 대해 실험실에서 개발하고있다 19, 20, 21, 또는 표적 펩티드 22 어떤 조직이. 우리는 동중 태그 (cPILOT)와 결합 전구체 동위 원소 표지라는 강화 된 다중화 기술을 개발했다. 글로벌 cPILOT 다른 샘플 조건 (≥12) (14) 전체의 모든 단백질의 상대적 농도에 대한 정보를 얻기에 유용합니다. 도 1은 일반적인 cPILOT 흐름을 나타낸다. 트립신 또는리스-C 펩티드는 선택적으로 낮은 pH (2)를 사용하여 디메틸 화와 N 말단에 및 높은 pH를 사용하여 6 플렉스 시약 리신 잔기로 표지된다. 이 전략은 실험 비용과 추가를 줄이는 데 도움이 동중 시약으로 분석 할 수있는 샘플의 수를 두 배로, 실험 단계 및 시간을 줄일 수 있습니다.
우리는 산화 번역 후 MODI을 연구하기 위해 다른 방법을 개발로 cPILOT는 유연3 nitrotyrosine의 변성 단백질 14, S-nitrosylation (oxcyscPILOT) 23 시스테인 함유 펩티드를 포함 fications. 또한 아미노산 선택적 접근 시스테인 cPILOT (cyscPILOT) (17)을 개발 하였다. 상부 이온 선택성 11 Y-1 - 이온 방법 (15) MS (3) 획득 리포터 이온 간섭을 줄이고 cPILOT의 정량 정확도를 향상시킬 수있다. 저해상도 이온 트랩기구는 24 일 수 있지만, 획득 방법에서 MS (3)의 사용은 orbitrap 질량 분석기 고해상도 장비를 필요로한다.
이전 cPILOT는 알츠하이머 병 마우스 모델에서 간 단백질 (16)을 연구하는 데 사용되었습니다. 여기, 우리는 periphe의 역할을 연구하는 뇌, 심장, 간 균질를 사용하여 글로벌 cPILOT 분석을 수행하는 방법에 대해 설명합니다알츠하이머 병의 스피. 이 실험은 생물학적 복제를 통합합니다. 때문에 cPILOT의 다양성의 관심 사용자는 생물 문제와 시스템의 범위를 다른 조직을 연구하는 기술을 사용할 수 있습니다.
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윤리 선언문 : 마우스는 독립적 인 비영리 생명 의학 연구 기관에서 구입 한 피츠버그 대학의 실험 동물 자원의 부문에 보관되었다. 모든 동물 프로토콜은 피츠버그 대학에서 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다.
화학 태그 1. 단백질 추출 및 펩타이드 생성
3. 샘플 탈염
4. 디메틸 화 라벨 (N 말단)
5. 등압 태그 (라이신 잔기)
6. 강한 양이온 교환
7. 액체 크로마토 그래피 탠덤 질량 분석법 (LC-MS / MS)와 MS (3)
8. 데이터 분석 (16)
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cPILOT은 N 말단 및 리신 잔기에 라벨 펩티드를 화학적으로하는 아민 계 화학 제를 사용하여 시료 다중화 기능을 향상시킨다. 그림 2는 알츠하이머 병 마우스 모델 및 야생 형 컨트롤에서 뇌, 심장, 간 조직의 12 플렉스 cPILOT 분석에서 얻어진 대표 MS의 데이터를 보여줍니다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 알츠하이머 병 및 야생형 생쥐 두 생물 복제이 12 플렉스 분석에 포함되어 있습니다. 도 2a는, 펩티드에 도입 된 하나의 다이 메틸 그룹을 나타내는 4 m / z 간격에 의해 분리되는 이중 하전 피크 쌍을 나타낸다. 광이 한 쌍의 무거운 dimethylated 피크 모두 CID 독립적으로 절연 및 파편이다. dimethylated 펩티드의 각각에 대한 MS / MS 데이터를도 2b 및 C에 ...
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cPILOT는 12 개 이상의 독특한 샘플의 동시 측정을 허용한다. 펩티드의 N 말단 리신 잔기 모두 성공적인 태깅을 보장하기 위해, 반응의 각 세트에 대한 정확한 산도를 갖는 펩티드 및 라벨링 먼저 디메틸 화 반응을 수행하는 데 필수적이다. N- 말단에 선택적 디메틸 화는 (± 0.2) ~ 2.5의 pH를 갖는 의해 수행된다. 이것은 라이신의 아미노기의 PKA의 차이 및 N 말단을 이용함으로써 달성된다. pH가 2.5에서 라이신이 비활성 상태 (PKA ~ 10.5); pH가 약간 (즉, pH를 5-7) 산성 또는 염기성 인 경우, 상기 N 말단 및 리신 잔기 모두 dimethylated한다. 등압 태그는 낮은 pH에서 먼저 수행되는 경우뿐만 아니라, 상기 N 말단은 등압 라벨 리신 잔기 dimethylated 될 것이다. 이것은 B-이온 선택해야하는 것처럼 MS (3)에 대해 선택되는 작은 조각 될 수있다. 디메틸의 상대적 비용ATION 반응은 상업 동중 시약에 비해 저렴합니다. 하나는 1...
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저자는 더 경쟁 관심이 없습니다.
저자는 RASR에 피츠버그 시동 자금의 대학과 NIH, NIGMS R01 부여 (GM 117191-01)를 인정합니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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| 물 - MS 등급 | Fisher Scientific | W6-4 | 4 L 수량이 필요하지 않습니다 |
| 아세토니트릴 - MS 등급 | Fisher Scientific | A955-4 | 4 L 수량이 필요하지 않습니다 |
| 세트산 | J.T. Baker | 9508-01 | |
| 수산화암모늄 용액 (28 - 30%) | Sigma Aldrich | 320145-500ML | |
| 포름산 암모늄 | Acros 유기물 | 208-753-9 | |
| 포름산 | 플루카 분석 | 94318-250ML-F | |
| BCA 단백질 분석 키트 | Pierce Thermo Fisher Scientific | 23227 | |
| Urea | Biorad | 161-0731 | |
| Tris | Biorad | 161-0716 | |
| Dithiothreiotol (DTT) | Fisher Scientific | BP172-5 | |
| 요오도아세트아미드 (IAM | Acros Organics | 144-48-9 | |
| L-Cysteine | Sigma Aldrich, 화학 | 168149-25G | |
| 소 췌장에서 L-1-토실아미도-2 페닐에틸 콜로메틸 케톤(TPCK) 처리된 트립 | Sigma Aldrich, 생명 과학 | T1426-100MG | |
| 포름알데히드(CH2O) 용액; H2O에서 36.5 - 38% | Sigma Aldrich, 생명 과학 | F8775-25ML | |
| 포름알데히드(13CD2O) 용액; D2O에서 20wt%, 98 원자 % D, 99 원자 % 13C | Sigma Aldrich, 화학 | 596388-1G | |
| 시아노보로하이드리드나트륨; 시약 등급, 95% | Sigma Aldrich | 156159-10G | |
| 시아노보로하이드리드나트륨; 96 원자 % D, 98% CP | Sigma Aldrich, 화학 | 190020-1G | |
| SCX(Strong Cation Exchange) 스핀 팁 시료 준비 키트 | Protea BioSciences | SP-155-24KIT | |
| TEAB(Triethyl ammonium bicarbonate) 완충액 | Sigma Aldrich, Life Science | T7408-100ML | |
| 등압 태깅 키트(TMT 6 plex) - 6 반응(1 x 0.8 mg) | Thermo Fisher Scientific | 90061 | |
| 하이드록실아민 하이드로클로라이드 | Sigma Aldrich, 화학 | 255580-100G | |
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| 수조 챔버 | Thermo Scientific | 2825/2826 | 모든 브랜드의 온도가 조절된 수조 챔버로 충분합니다. |
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| pH 10 버퍼 | Fisher Scientific | 06-664-261 | pH 버퍼 10의 모든 브랜드가 충분한 |
| pH 7입니다. 완충 | Fisher Scientific | 06-664-260 | 모든 브랜드의 pH 완충액 7이면 충분합니다 |
| 1.5 mL 에펜도르프 튜브, 500 pk | Fisher Scientific | 05-408-129 | 모든 브랜드의 1.5 mL 에펜도르프 튜브는 충분합니다 |
| 0.6 mL 에펜도르프 튜브, 500 pk | Fisher Scientific | 04-408-120 | 0.6 mL 에펜도르프 튜브의 모든 브랜드는 |
| 충분합니다 0.65 &마이크로; m Ultrafree MC DV 원심 필터 장치 | EMD Millipore | UFC30DV00 | |
| 2 mL 마이크로 원심분리기 튜브, 72 장치 | Thermo Scientific | 69720 | |
| C18 포장재 (5 &마이크로; m, 100 Å) | 브루커 | PM5/61100/000 | 이 아이템은 더 이상 브루커에서 구매할 수 없습니다. 나열된 사양의 대체 포장재는 충분한 |
| C18 포장재(5 &마이크로; m, 200 Å) | 브루커 | PM5/61200/000 | 이 아이템은 더 이상 브루커에서 구매할 수 없습니다. 나열된 사양의 대체 포장재로 충분합니다. |
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