1. FPOP için Optik Tezgah ve Kılcal hazırlayın
DİkKAT: KrF excimer lazerler aşırı göz tehlikeleri vardır, ve doğrudan veya yansıyan ışık kalıcı göz hasarına neden olabilir. Her zaman uygun göz koruması takın, mümkün olduğunda ışın yolunun yakınında yansıtıcı nesnelerin varlığından kaçının ve aktif bir lazere yetkisiz erişimi önlemek ve başıboş yansımaları dizginlemek için mühendislik kontrollerini kullanın.
- FPOP optik tezgahı hazırlayın.
- Isınmak için lazeri açın. Lazeri Harici Tetik, Sabit Enerji, Gaz Değişimi Yok'a ayarlayın. Darbe başına lazer enerjisini ayarlayın (genellikle 80-120 mJ/nabız arasında).
- Optik tezgahı plano-dışbüvek lens (30 mm Dia. x 120 mm FL kaplamasız) ile doğrudan lazer ışınının yoluna ve Şekil 3A'dagösterildiği gibi ışığı absorbe etmek için yansıtıcı olmayan bir arka stopa kurun.

Şekil 3: FPOP deneyi için optik tezgah. (A) Örnek H2O2, adennine radikal dosimetre ve glutamin çöpçü ile karıştırılır ve şırınga içine yüklenir. Örnek bir KrF excimer UV lazer odaklanmış ışın yolu üzerinden erimiş silika kılcal itilir. UV ışığı H2O2'yi hidroksil radikallere fotolize eder, bu da protein ve adenin dosimetreyi oksitler. Şırınga akışı, ışıklı bölgeler arasında ışıksız bir dışlama hacmi yle, bir sonraki lazer darbesinden önce, ışıklı numuneyi lazerin yolundan dışarı iter. Oksidasyondan hemen sonra, numune 265 nm'de adenin UV emülsinini ölçen sıralı bir UV spektrofotometreden geçirilir. Numune daha sonra kalan H2O2 ve ikincil oksidanları ortadan kaldırmak için bir söndürme tamponuna yatırılır. (B) Nokta boyutu, 248 nm'de lazerle kılcal damarın arkasına yapıştırılmış renkli yapışkan bir nota ışınlandıktan sonra ölçülür. Noktanın genişliği örnek akış hızının hesaplanmasında kullanılır ve noktanın merkezindeki kılcal damar silueti optik tezgahı hizalamak için kullanılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
- Erimiş silika kılcal damarının uygun bir uzunluğunu (360 μm dış çapı ve 100 m iç çapı) kesin ve bir kılıf kullanarak, düşük ölü hacimli konektör kullanarak gaz geçirmez şırıngaya bağlanın.
- Kapillerin poliimid kaplamasını, numunelerin lazerle maruz kaldıktan sonra 265 nm'de inline dosimetrenin emici sinyali okuduğu yerde bir bütan meşaleile hafifçe yakın. Tüy bırakmayan bir mendilde metanol kullanarak kılcal damardaki enkazı silin. Lazer insidansı yerinde poliimid kaplama ya benzer bütan meşale ile yanmış ya da düşük güçte excimer lazer ateş ile yanmış olabilir.
NOT: Sıcak kılcal damarüzerinde metanol kullanmak bir yangın tehlikesi olduğu gibi kılcal serinlemek için bekleyin.
- Bu kılcal damarı lazerin ışın yolundan ve sıralı dosimetreye yerleştirin.
- Menteşeyi açmak için satır lı dosimetrenin üstündeki kolu basın. Manyetik tutucuları çıkarın. Kapilleri yerinde tutmak için manyetik tutucuları kullanarak kapilleri sıralı dosimetrenin işlenmiş oluğuna yerleştirin. Kulak tırnağı nın üzerindeki dosimetre menteşesini kapatın ve kol yerine kilitlenene kadar bastırın.
- Dozimetri yazılımını kullanarak, excimer lazeri ateşlemeye başlamak için Flash'ı Başlat düğmesine tıklayın. Lazer kontrol yazılımının kendisinde önceden ayarlanmış lazer gücünü 50-100 mJ/darbe arasında ayarlayın ve dozimetri yazılımının Ayarlar sekmesinde önceden ayarlanmış tekrarlama oranını 10-20 Hz arasında ayarlayın.
- Doğrusal motorlu bir sahneye monte edilmiş plano konveks lens kullanarak lazer ışınına odaklanın. Şekil 3B'degösterildiği gibi olay fluence 'ı (mJ/mm2)hesaplamak için bir kaliper kullanarak yapışkan bir not üzerindeki kılcal damarın konumundaki lazer lekesinin genişliğini ve yüksekliğini ölçün.
- Merceğin hareketi veya lazerin darbe başına enerjideğişimi nedeniyle ışın boyutundaki değişikliklerden bağımsız olarak kılcal damarın tutarlı ışıklı genişliğini sağlamak için kılcal damarın yakınına opak bir diyafram açıklığı yerleştirin18.
- Lazer le ateş ile motorlu sahneyi hareket menzilinde hareket ettirin. Kirişin diyafram açıklığına odaklanmış olarak kaldığından ve kılcal damarın siluetinin boyunca gözlemlenebilmesini sağlayın. Diyafram çapı motorlu sahne aralığında her noktada impinging odaklı Kiriş genişliğinden daha küçük olmalıdır.
- Kapilleri yıkamak için en az bir dakika boyunca 20 μL/dk'da kılcal damardan su geçirin.
- Dosimetre yi suya sıfırlamak ve veri toplamaya başlamak için dosimeter yazılımındaki Başlat Veri + AutoZero düğmesini tıklatın.
NOT: FPOP için tampon sistemi 265 nm önemli UV emici varsa, FPOP sistemi tampon değil, su üzerinde sıfırlanmış olmalıdır.
- Şırınga pompasıüzerinde hesaplanan akış hızını ayarlayın.
- Protein örneğinin akış hızı çekim başına ışınlanmış hacim bağlıdır(VIrr),saniye başına lazer çekim sayısı(R),ve istenilen Unradiated dışlama hacmi fraksiyonu(FEx) laminar akış etkileri ve örnek difüzyon (0.15-0.30 önerilen) 22,19,20. Mm(w)içinde mm (w) içinde kapiller iç çapı(d) ve kılcal (yani, diyafram genişliği) üzerine imping lazer nokta genişliği ne dayalı Vİrr (μL) hesaplayın:
Vİrr = π(d/2)2w
- Aşağıdaki denklemi temel alan istenilen akış hızını (μL/dk olarak) hesaplayın:
Akış = 60R[VIrr (1 + FEx)]
2. FPOP için protein çözeltisinin hazırlanması
- Proteini iki veya daha fazla farklı koşullarda (örn. ligand bağlı ve ligand-free; agrega ve monomer; tek başına ve protein-protein bağlayıcı partneri ile; vb.) karşılaştırılabilir şekilde hazırlayın.
- FPOP için kullanılan toplam hacmi denemenin gereksinimlerine uyacak şekilde ayarlayın. Minimum sınır genellikle ışınlama kılcal damarının hacmine ve sağlam algılama ve göreceli nicelik için gerekli olan malzemeye bağlıdır ve büyük ölçüde kullanılan LC-MS/MS sistemine ve etiket sonrası numune işleme yöntemine bağlı olarak değişir. Grubumuzda yaygın olarak kullanılan FPOP çözeltilerinin toplam hacmi hidrojen peroksit ilavesinden sonra 20 μL'dir. Proteinin son konsantrasyonu genellikle 1-10 μM, 17 mM glutamin ile (hidroksil radikalin ömrünü sınırlamak için), 1 mM adenin (radikal bir dosimetre olarak hareket etmek için)13,,17 ve 10 mM fosfat tampon (hidroksil radikallerinin zayıf bir leş yiyici bir tampon). Örnekler genellikle sonuçların istatistiksel modellemesine olanak sağlamak için birden çok çoğaltma ile hazırlanır.
- En genel amaçlar için, her iki eyalette de triplicate örnekleri hazırlamak, artı arka plan oksidasyon ölçmek için bir no-lazer kontrolü olarak kullanmak için en az bir örnek. Bu FPOP çözeltisi karışımının 18 μL'sini hazırlayın.
NOT: Biyokimyada yaygın olarak kullanılan birçok tampon ve katkı maddesi hidroksil radikal leş yiyicilerdir. Bu katkı maddeleri ve tamponlar kullanılabilir; ancak, tampon hidroksil radikal atma nedeniyle oksidasyonda azalmalar oluşabilir. Genel olarak, protein oksidasyon verimini en üst düzeye çıkarmak için biyolojik sistemin gerektirdiği minimumda tüm katkı maddelerini saklayın. Dimetil sülfoksit ikincil radikaller oluşturmak için eğilimi nedeniyle kaçınılmalıdır; dimethylformamide elimizde yararlı bir alternatif olmuştur. Güçlü hidroksil radikal leş yiyiciler tamponlar kullanırken, glutamin genellikle FPOP çözeltikarışımı hariç tutulabilir.
- FPOP deneyinden hemen önce 1 M hidrojen peroksit hazırlayın.
NOT: Satıcılar tarafından yaygın olarak satılan % 30 hidrojen peroksit raf ömrünü artırır bir dengeleyici içerir. Bir kez seyreltilmiş, hidrojen peroksit hızlı bir şekilde kullanılmalıdır, kesinlikle aynı gün içinde. Hidrojen peroksit de düzenli olarak bir hidroksil radikal dosimetre kullanılarak FPOP tarafından ayrışma için test edilmelidir.
- 0.5 g/μL metiyonin amid ve 0.5 μg/μL katalaz 25 μL söndürme çözeltisi içeren mikrosantrifüj tüpleri hazırlayın. FPOP için 20°L'den büyük bir numune hacmi kullanılıyorsa, söndürme çözeltisi hacmini orantılı olarak artırın.
3. FPOP deneyini gerçekleştirin
- FPOP çözeltisi karışımının 18°L'ine 2 μL hidrojen peroksit ekleyin. İçeriği bir pipetle hafifçe karıştırın ve çözeltiyi mikrosentrifuge tüplerinin dibine doğru hızla döndürün. Hemen bir gastight şırınga ile toplamak ve şırınga pompası içine yükleyin.
- Dosimetre yazılımındaki Start Pump düğmesine tıklayarak şırınga pompasıüzerindeki akışı adım 1.8.1'de (genellikle 8-16 μL/dk arasında) belirlenen akış hızıyla başlatın.
- Satır içi dosimetreyi kullanarak gerçek zamanlı adenin okumasını izleyin (Bkz. Malzemeler Tablosu)ve numuneyi atıkta toplayın. Abs265 sinyalinin sabitolmasını bekleyin.
- Önceden ayarlanmış tekrarlama hızı ve enerji de lazer ateş başlatmak için dosimeter yazılımında Flash Başlat düğmesine tıklayın.
- Satır içi dosimetre kullanarak gerçek zamanlı adenin okumasını izleyin (bkz. Malzeme Tablosu); lazer kapalı ve lazer ile Abs265 farkı ΔAbs265 okuma.
NOT: Hidrojen peroksit varlığında lazer ateş üzerine son derece kararsız Abs265 okumaların görünümünü çözelti kabarcıkları nesil kaynaklanmaktadır. Kabarcıkları ortadan kaldırmak için lazer ve / veya hidrojen peroksit konsantrasyonu fluence azaltın.
4. Tazminat Gerçekleştirin
NOT: Farklı ligandlar, tamponlar, vb hidroksil radikallere karşı farklı atma kapasitesine sahip olabilir. Bu karşılaştırılabilir etkili hidroksil radikal dozlar farklı örnekler arasında protein ile reaksiyona kullanılabilir olduğundan emin olmak önemlidir. Bu, numuneler arasında eşit hidroksil radikal dosimetre tepkisi sağlayarak gerçekleştirilir. Adenin dozimetri kullanarak, UV emiciliği ndeki değişim 265 nm (ΔAbs265)etkili hidroksil radikal dozu yansıtır; büyük ΔAbs265, yüksek etkili hidroksil radikal doz.
- Elde edilen ΔAbs265 okumasını satır satır dosimetreile önceki deneyler veya kontrollerle elde edilen istenilen ΔAbs265 okumasıyla karşılaştırın. ΔAbs265 okuma istenilen okuma daha düşük hidroksil radikallerin yetersiz etkili doz gösterir; ΔAbs265 okuması çok yüksek etkili bir radikal dozu gösterir. ΔAbs265 okuma istenilen düzeyde ise, söndürme tampon 17 lazer ışınlama hemen sonra örnek toplamak17.
- ΔAbs265eşitlemek için etkili radikal dozu telafi edin. Bu telafi üç şekilde yapılabilir: hidrojen peroksit konsantrasyonu değiştirmek, darbe başına lazer enerji değiştirerek lazer fluence artırmak, ya da odaklama lens odak düzlemi değiştirerek lazer fluence artırmak.
- ΔAbs265 okumasında büyük bir değişiklik (>10 mAU) yapmak için, numuneyi az çok hidrojen peroksitle yeniden yapın ve örneği Bölüm 3'e göre yeniden çalıştırın.
- ΔAbs265 okumasında gerçek zamanlı olarak küçük bir değişiklik yapmak için, 50 mm Motorlu Sahne'yi kullanarak odaklama merceğinin konumunu ayarlayarak olay ışınının odak düzlemini ayarlayın. Odak düzleminin kılcal damar konumuna yakgitmesinin ΔAbs265 okumasını artıracağı; odak düzlemini kılcal damar konumundan daha uzağa getirmek ΔAbs265 okumasını azaltacaktır.
- Lazer ışınlama dan sonra numunede bulunan hidroksil radikalin etkin miktarını ölçmek için adenin ΔAbs265'i izleyin13. Bir sıralı UV kılcal dedektörü ile gerçek zamanlı izleme 4.2.2 açıklandığı gibi gerçek zamanlı tazminat sağlar; ΔAbs265 okuma istenilen okumaya eşit olana kadar motorlu sahne yi kullanarak lens konumunu ayarlayın. UV spektrofotometreile deneysel sonrası emici ölçümler de doğrudur, ancak her etkili radikal doz için yeni numunelerin kullanılmasını gerektirir.
5. Protein örneklerini sindirin
NOT: Tripsin en yaygın FPOP için protein örnekleri sindirmek için kullanılır ve proteaz bu protokolde kullanılan. Hem N- hem de C-terminus'ta temel sitelerle peptidler üreten güvenilir bir proteazdır ve MS'de çoğalan peptid iyonlarını destekler. Ayrıca, lizin ve arginin sonra cleaves, hidroksil radikallere sadece orta reaktif olan iki amino asitler; bu nedenle, analit oksidasyonu nedeniyle sindirim paterninde değişiklikler nadirdir. Diğer proteazlar başarıyla FPOP21ile kullanılmıştır, ancak sindirim desenleri unoxidized ve oksitlenmiş örnekler arasında karşılaştırılabilir sağlamak için dikkatli olunmalıdır.
- Söndürülen FPOP numunesinin son hacmini ölçün. 50 mM Tris, 1 mM CaCl 2 içeren 10 mM CaCl2 içeren 50 mM Tris, 1 mM CaCl2 ve 5 mM DTT son konsantrasyonuna kadar söndürüldükten sonra protein çözeltisine 500 mM Tris, pH 8.0 ekleyin.
- Protein örneğini 95 °C'de 15 dakika ısıtın.
- Numuneyi hemen 2 dk buz üzerinde soğutun.
- Numunelere 1:20 tripsin/protein ağırlık oranını ekleyin.
- Karıştırma ile 37 °C'de bir gecede proteini sindirin.
- %0,1 formik asit ilave ederek sindirim reaksiyonu durdurun ve/veya numuneyi 10 dakika boyunca 95 °C'ye ısıtın.
- Numunelere 2 mM DTT ekleyin ve LC-MS/MS'den hemen önce 15 dk için 60 °C'de ısıtın.
NOT: Diğer gruplar FPOP deneylerinde tiyollerin alkilinini rapor ederken, elimizde okside proteinlerin alkilasyonu üzerine yan ürünler kaydettik (muhtemelen küçük bir oksidasyon ürünü olarak oluşan nükleofilik karboniller ile reaksiyona bağlı). Bu nedenle, mümkün olduğunda tiyollerin alkilasyonu önlemek için seçin.
6. Sıvı kromatografi-tandem kütle spektrometresi (LC-MS/MS) yapın
- %0,1 formik asit içeren su içeren mobil faz A'yı ve %0,1 formik asit içeren asetonitriliçeren gezici faz B'yi hazırlayın.
- Numuneyi ilk olarak c18 kapan ı kolona (300 μm I.D. x 5 mm 100 şgözenek boyutu, 5 μm partikül boyutu) yükleyin ve tuzları ve hidrofilik küçük molekülleri temizlemek için 5,0 μL/dk akış hızında %2 solvent B ile 3 dakika yıkayın.
- Daha sonra C18 nanokol üzerindeki peptidleri (0,75 mm x 150 mm, 2 μm parçacık boyutu, 100 şgözenek boyutu) 300 nL/dk akış hızıyla ayırın. Degrade 22 dakika üzerinde% 2 ila 35 solvent B doğrusal bir artış oluşur, 5 dakika üzerinde% 95 solvent B rampalı ve sütun yıkamak için 3 dakika boyunca düzenlenen, ve daha sonra% 2 B 3 dakika üzerinde döndü ve sütun yeniden dengelemek için 9 dakika için düzenlenen.
NOT: Bu degrade, peptit düzeyinde niceleme yapmak isteyen bir ve iki proteinli FPOP karışımlarının çoğu LC-MS/MS için yeterlidir. Benzer tutma süreleri ve m/z değerleri nedeniyle peptidlerin birbirine müdahale ettiği nadir durumlarda, çözücü B'nin yüzdesinin peptit çözünürlüğünü artırmak için değiştirilmesi gerekebilir. Proteome ölçekli FPOP22 veya deneysel tasarımlar peptid oksidasyon ürün izomerleri ayırmak isteyen1,23,24,25 uzun LC gradyanlar gerektirebilir ve bu raporun kapsamı dışındadır.
- Peptitleri iletken nanosprey yayıcısı kullanarak yüksek çözünürlüklü kütle spektrometresinin nanosprey kaynağına doğrudan eve getirin.
- Verileri pozitif iyon modunda edinin. Püskürtme gerilimini 2400 V'a, iyon transfer tüpünün sıcaklığını 300 °C'ye ayarlayın.
- M/z 250'den 2000'e kadar tam MS taramalarını 60.000'in m/z 200'ünnominal çözünürlükte elde edin ve ardından, peptidleri tanımlamak için 5'te çarpışmaya bağlı dissosiyasasyon kullanarak en bol peptid iyonları üzerinde sekiz veriye bağlı doğrusal iyon tuzağı MS/MS taraması elde edin. 30 s içinde beş kez kadar peptidler parçalayın ve daha sonra 60 s için bir dışlama listesine aktarın.
7. Peptidlerin ortalama oksidasyonunun veri işleme ve hesaplanması
- MS/MS proteomics arama motoru kullanarak protein, m/z değerleri ve oksidasyonsuz peptidlerin tutma sürelerini belirleyin.
- Öncül kütle toleransını 10 ppm'e ayarlayın ve standart tripsin dekolte özgüllüğünü kullanarak tripsin sindirilmiş numuneler için en fazla iki cevapsız dekolte alanı bekleyin.
- Peptit kütle parçası kütle toleransını 0.4 Dalton'a ayarlayın.
- Tespit edilen değiştirilmemiş peptidlerin m/z oranına ve ana oksidasyon ürünlerinin bilinen kütle kaymalarına göre, herpeptitinçeşitli teorik oksidasyon ürünlerinin m/z'sini hesaplayabilirsiniz 4,26,27,28,29.
- Kütle spektrometrik çalışmasını görüntülemek için yazılımı kullanarak bu m/z değerlerinin çıkarılan iyon kromatogramınıtanımlayın (Şekil 4). Peptit oksidasyon ürünlerini m/z,şarj durumlarını ve elüsyon süresindeki benzerliği değiştirilmemiş peptidlere göre tanımlayın. Elimizde, peptit oksidasyon ürünleri yukarıdaki LC gradyanı kullanarak değiştirilmemiş peptid sonra 240 saniye ile 180 saniye arasında elat. Oksidasyon genellikle birden fazla izorik oksidasyon ürünleri ile sonuçlanacağı için, Şekil 4'tegösterildiği gibi, peptit oksidasyon ürünlerinin çıkarılan iyon kromatogramlarında kısmen çözülmüş birden fazla pik gözlemlemek yaygındır. Peptit oksidasyon ürünleri çıkarılan iyon kromatogramlarında tepe (ler) alanına göre ölçülür.

Şekil 4: FPOP sonrası bir peptidin ve oksidasyon ürünlerinin çıkarılan iyon kromatogramı. Peptit oksidasyon ürünlerinin m/z değeri, oksidasyonsuz peptidin m/z'si ve bilinen oksidasyon ürünleri esas alınerek hesaplanır; ve bu peptid ürünlerinin alanları belirlenir. Peptit ürünlerinin alanı daha sonra peptid başına ortalama oksidasyon olaylarının hesaplanmasında kullanılır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
- Aşağıdaki denklemi kullanarak peptidlerin ortalama oksidasyonunu hesaplayın.

P peptit molekülü başına oksidasyon olaylarının ortalama sayısını gösterir nerede, ve ben unoxidized peptidin pik alanı temsil eder(Iunoxidized) ve n oksidasyon olayları ile peptid. Ben (tek bir oksijen atomu değil, aynı zamanda araştırmacı ölçmek için seçebilirsiniz diğer daha az yaygın tek oksidasyon olayları (örneğin, oksidatif dekarboksilasyon, karbonil oluşumu, vb) sadece eklemeler içereceğini unutmayın 4,26,27,28,29.