Iontová mobilita, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníProteomika
VýrobceBruker
Význam tématu
Prohloubená analýza složitých proteomických vzorků vyžaduje metody s vysokou citlivostí, reprodukovatelností a škálovatelností. Data-independent acquisition (DIA) eliminuje náhodný výběr prekurzorů typický pro DDA a zajišťuje konzistentní kvantifikaci napříč rozsáhlými soubory vzorků. Kombinace DIA s paralelním akumulováním a sekvenováním iontů v TIMS (PASEF) na přístroji timsTOF Pro (diaPASEF) otevírá možnosti pro hluboké proteomické pokrytí s téměř 100% využitím iontového proudu.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo demonstrovat výkon diaPASEF při jednorázové analýze komplexního lidského celulárního proteomu (HeLa) a optimalizovat nastavení DIA oken v m/z-CCS rovině pro maximální počet identifikovaných a kvantifikovaných proteinů. Studie porovnala čtyři schémata umístění izolačních oken za účelem balancování specificity a cyklického času.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky: HeLa buněčný lyzát, proteinová koncentrace 200 ng na injekci, digesce LysC/trypsinem.
Chromatografie a hmotová spektrometrie:
- Nanoflow LC se 50 cm C18 kolonkou, lineární gradient 5–30 % organiky za 95 min.
- TIMS-QTOF hmotový analyzátor timsTOF Pro (Bruker Daltonics) s režimem diaPASEF.
- 100 ms TIMS sken, 1 MS + 10 PASEF MS/MS skenů na cyklus (~1,1 s), datový tok ~109 Hz.
Měření a nastavení izolace:
- Čtyři schémata diaPASEF oken (všechny 25 Th, 4 kroky na scan, ~2 s cyklus).
- Schémata 3 a 4 pokrývají dvě diagonální linie v m/z-CCS rovině pro vyšší matici iontů.
Data-processing:
- Spectral library z 48 frakcí DDA PASEF (MaxQuant).
- Ion Mobility DIA Analysis Kit (Mobi-DIK) na bázi OpenMS pro kalibraci a extrakci signálů (masy, ret. čas, CCS).
- FDR kontrolován na 1 % pro peptidy i proteiny (PyProphet).
Hlavní výsledky a diskuse
Optimalizované schéma 3 vykázalo nejlepší parametry:
- 61 503 peptidových peacků oproti ~42–59 000 u ostatních schémat.
- 7 371 proteomických skupin při 1% FDR (průměr triplikátů).
- Reprodukce kvantifikace: medián CV 10 %, průměrný Pearson R > 0,96 mezi replikáty.
Schémata 3 a 4 se výrazně podílela na lepším zachycení dvou- i trojnásobně nabitých peptidů díky širšímu pokrytí CCS rozsahu. Metoda diaPASEF prakticky využívá téměř celý iontový proud generovaný elektrosprejem, což zvyšuje počet detekovaných signálů bez ztráty specifity.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá a hloubková jednorázová analýza proteomu s nízkou spotřebou vzorku (200 ng).
- Vysoká reprodukovatelnost a minimální chybovost kvantifikace napříč sérií runů.
- Využití pevné korelace m/z a CCS pro přesnější cílenou extrakci datové matice.
- Metoda vhodná pro aplikace QA/QC, studie PTM modulací, biomedicínský výzkum či farmaceutickou validaci.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření library-free nebo hybridních přístupů pro ještě větší hloubku proteomiky bez předchozí frakcionace.
- Automatizace a real-time decision making ve výběru DIA oken dle okamžitých dat z TIMS.
- Integrace s multi-omics přístupy a zpracování v cloudových či HPC prostředích pro vysokopropustné studie.
- Potenciál pro aplikace v klinické proteomice díky rychlému zpracování a vysoké robustnosti dat.
Závěr
diaPASEF na přístroji timsTOF Pro kombinuje výhody vysoké duty cycle PASEF a konzistence DIA pro hlubokou a reproducibilní analýzu komplexních proteomických vzorků. Optimalizované schéma izolace (schéma 3) umožňuje jednorázově identifikovat a kvantifikovat přes 7 000 proteinů z 200 ng digestu při vynikající kvantitativní přesnosti, čímž se tato technologie řadí mezi přední metody pro moderní proteomiku.
Reference
- Meier F. et al. J Proteome Res (2015), doi:10.1021/acs.jproteome.5b00932
- Meier F. et al. Mol Cell Proteomics (2018), doi:10.1074/mcp.TIR118.000900
- Aebersold R. & Mann M. Nature (2016), doi:10.1038/nature19949
- Gillet LC et al. Annu Rev Anal Chem (2016), doi:10.1146/annurev-anchem-071015-041535
- Röst P. et al. Nat Methods (2016), doi:10.1038/nmeth.3959
- Deutsch EW et al. Mol Cell Proteomics (2012), doi:10.1074/mcp.R111.015040
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.