Rapid Identification of Bacillus Spores by MALDImini-1 Compact MALDI Digital Ion Trap (DIT) Mass Spectrometer

Význam tématu

Rychlé a spolehlivé rozpoznání sporotvorných bakterií je nezbytné pro výběr účinné léčby infekcí, prevenci potravinových otrav a biologickou bezpečnost v případě potenciálních teroristických hrozeb.

Cíle a přehled studie / článku

Autoři představují novou workflow pro identifikaci spor Bacillus subtilis kombinací on-plate proteolýzy a hmotnostní spektrometrie MALDI-TOF/MS a MS/MS provedené na kompaktním zařízení MALDImini-1.

Použitá metodika a instrumentace

Workflow vychází z následujících kroků:

• Příprava spor kultivací na selektivním médiu při 30 °C po dobu minimálně jednoho týdne.
• Nanesení vzorku na MALDI cílovou desku, extrakce proteinů 1 μl 10% TFA.
• On-plate tryptická digesce za použití imobilizovaných trypsinových kuliček (ProteoChem) při 37 °C po dobu 30 minut.
• Nanesení matrice (α-cyano-4-hydroxycinnamová kyselina) a vysušení.
• MALDI-TOF MS a MS/MS analýza na kompaktním MALDImini-1 s digitálním iontovým pastem.

Hlavní výsledky a diskuse

MS spektrum digesovaných spor odhalilo řadu peptidů, z nichž vrchol s m/z 1879 byl vybrán k hlubší MS/MS analýze. Identifikace pomocí Mascot MS/MS Ion Search přiřadila tento fragment malému kyselinou bohatému spornému proteinu (SASP) z B. subtilis. Následná BLAST analýza potvrdila unikátní sekvenci příslušnou k B. subtilis a odlišnou od B. cereus či B. anthracis.

Přínosy a praktické využití metody

Navržený postup umožňuje:

• Redukovat dobu digesce z hodin na desítky minut díky imobilizovanému trypsinu.
• Identifikovat sporotvorné bakterie rychleji než tradiční kultivační metody.
• Implementovat tuto technologii i v prostorech s omezeným prostorem díky kompaktnímu MALDImini-1.

Budoucí trendy a možnosti využití

Kombinace on-plate proteolýzy a DIT hmotnostní spektrometrie se nabízí pro rozšíření na vícedruhové mikrobiální směsi, analýzu posttranslačních modifikací a přímou glykoproteinovou charakterizaci. Vývoj databází sporových proteinů a automatizace workflow dále zrychlí a zpřesní identifikaci.

Závěr

Studie demonstrovala funkční workflow pro rychlou identifikaci spor B. subtilis pomocí imobilizovaného trypsinu a MALDImini-1 DIT MS/MS. Kompaktní přístroj umožňuje nasazení mimo specializované laboratoře a otevírá nové možnosti v mikrobiální diagnostice a biologické bezpečnosti.

Reference

(1) B. Warscheid, C. Fenselau, Characterization of Bacillus Spore Species and Their Mixtures Using Postsource Decay with a Curved-Field Reflectron. Anal. Chem. 75:5618–5627.