High Definition Multiple Reaction Monitoring: The Application of Quadrupole Ion Mobility Time-of-Flight Mass Spectrometry for Targeted Proteomics Studies

Význam tématu

Proteomické analýzy využívající tranzitní kvadrupólové hmotnostní spektrometry s iontovým mobilním rozlišením (HD‐MRM) přinášejí výrazné zlepšení citlivosti a selektivity při kvantifikaci peptidů. V cílených studiích proteomiky je klíčové spolehlivě detekovat a měřit nízké koncentrace signálních peptidů jako surrogátů proteinů. HD‐MRM proto zvyšuje přesnost a rozšiřuje dynamický rozsah měření, což je zásadní pro farmaceutické, klinické a biotechnologické aplikace.

Cíle a přehled studie

Tato studie prezentuje implementaci rozhraní T‐Wave iontového mobilního separátoru v režimu High Definition Multiple Reaction Monitoring na hmotnostním spektrometru SYNAPT G2‐Si. Cílem bylo ukázat, že Wideband Enhancement umožňuje simultánní akvizici všech produktových iontů signálního peptidu s téměř 10násobným zvýšením signál‐to‐noise poměru a rozšířenou lineární dynamikou přes čtyři řády.

Použitá metodika a instrumentace

Peptidové standardy a digestáty (E.coli cytosol, BSA, ADH) byly rozštěpeny trypsinem a separovány pomocí nanoLC na kolóně ACQUITY UPLC BEH C18 (1,7 µm, 15 cm × 75 µm). Detekce probíhala na SYNAPT G2‐Si s T‐Wave iontovým mobilním separátorem v režimu HD‐MRM:

• Ion­tová mobilita se synchronizovala s pusherem TOF analyzátoru (Wideband Enhancement).
• Data se zpracovávala pomocí TargetLynx a Skyline.

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky ukázaly:

• 10násobné zvýšení intenzity signálu u [Glu1]‐Fibrinopeptide B oproti běžné CID MS/MS.
• Detekční limity v řádech attomolů a kvantifikace BSA peptidů až při 1 amol na koloně.
• Lineární odezva přes čtyři řády koncentrace (R2=0,995).
• Možnost postakviziční kvantifikace libovolného počtu produktových iontů z jednoho MS/MS záznamu.

Shrnutí spekter a chromatogramů prokázalo, že HD‐MRM efektivně potlačuje projekci rušivých matricových signálů a maximalizuje přenos všech klíčových fragmentů.

Přínosy a praktické využití metody

• Zvýšená citlivost umožňuje studovat nízkoabundantní proteiny v komplexních vzorcích.
• Rozšířený dynamický rozsah usnadňuje paralelní měření stovek přechodů v jednom průchodu LC‐MS.
• Jednodušší vývoj metod díky možnosti přidávat nové pseudo‐přechody zpětně bez opakované akvizice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace HD RADAR pro současné získání full‐scan a cílených dat během jednoho běhu.
• Rozšíření multiplexních kvantitativních protokolů v klinické a biomarkerové proteomice.
• Uplatnění v rychlém screeningu léčiv a environmentálních analýzách.
• Automatizace a vyšší propustnost pro high‐throughput workflow.

Závěr

HD‐MRM na bázi kvadrupólové iontové mobility TOF MS představuje inovativní přístup k cílené proteomice, který kombinuje vysokou citlivost, selektivitu a flexibilitu akvizice. Tato technologie rozšiřuje možnosti kvantifikace peptidů v nízkých koncentracích a umožňuje efektivní rozvoj nových analytických protokolů.

Reference

1. Sherman J, McKay MJ, Ashman K, Molloy MP. How specific is my SRM?: The issue of precursor and product ion redundancy. Proteomics. 2009;9(5):1120–1123.
2. Duncan MW, Yergey AL, Patterson SD. Quantifying proteins by mass spectrometry: the selectivity of SRM is only part of the problem. Proteomics. 2009;9(5):1124–1127.
3. MacLean B, Tomazela DM, Shulman N, et al. Skyline: an open source document editor for creating and analyzing targeted proteomics experiments. Bioinformatics. 2010;26(7):966–968.