Příprava vzorků, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Phosphorylace je klíčová posttranslační modifikace regulující funkci mnoha proteinů a jejich signalizační dráhy. Díky nízké stoichiometrii fosforylovaných peptidů v biologických vzorcích je nezbytné provést selektivní obohacení před analýzou hmotnostní spektrometrií. Automatizace tohoto procesu je důležitá pro vysokou propustnost, reprodukovatelnost a minimalizaci variability mezi vzorky, což je zásadní zejména v klinických a výzkumných aplikacích zaměřených na studium onemocnění souvisejících s poruchami fosforylace.
Cíle a přehled studie
Hlavním cílem studie bylo optimalizovat workflow pro obohacení fosfopeptidů pomocí Fe-NTA agarózových magnetických kuliček v kombinaci s plně automatizovaným přístrojem KingFisher™ Apex. Studie zahrnuje porovnání manuálního a automatizovaného protokolu, vyhodnocení poměru kuliček k vzorku, objemu a typu mytí a možnosti oplachu destilační plotny.
Použitá metodika
- Příprava vzorků: HeLa S3 buňky ošetřené nocodazolem a vzorky mozkomíšního moku (CSF) enzymaticky štěpené pomocí sady EasyPep™ Maxi MS.
- Obohacení: Inkubace peptidů s Fe-NTA magnetickými kuličkami, organické a vodné mytí, eluční pufr, optimalizace poměru kuliček k peptidům (1:10, 1:20, 1:50), objemu mytí (100 μl vs. 500 μl) a jedno/minutového elučního času.
- Čištění: Desalting peptidů na směsné resině po obohacení ke snížení kontaminant.
- Analýza LC-MS: Nanovrstvené chromatografické dělení (50 cm C18 kolona, gradient 3–45 % acetonitrilu) a detekce na Orbitrap™ Q Exactive™ Plus a Orbitrap™ Eclipse™ Tribrid™.
- Vyhodnocení: Lokalizace fosforylačních míst pomocí Proteome Discoverer™ 2.4, kvantifikace peptidů a posouzení specificity fosfopeptidů a variability mezi replikáty.
Použitá instrumentace
- KingFisher™ Apex Magnetic Particle Processor
- Thermo Scientific™ EasyPep™ Maxi MS Sample Prep Kit
- Thermo Scientific™ Orbitrap™ Q Exactive™ Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap™
- Thermo Scientific™ Orbitrap™ Eclipse™ Tribrid™
- Thermo Scientific™ Dionex™ Ultimate™ 3000 Nano LC System
- Thermo Scientific™ Pierce™ Quantitative Colorimetric Peptide Assay
Hlavní výsledky a diskuse
Optimální poměr kuliček k peptidům (1:50) maximalizoval specificitu (~97 %) s menší ztrátou počtu identifikovaných fosfopeptidů (~11 000 ID). Objem mytí 100 μl a otoření destilační plotny vedlo k lepší reprodukovatelnosti a vyššímu počtu ID při zachování vysoké specificity (~95–97 %). Reprodukční variabilita (CV <5 %) byla srovnatelná mezi manuálním a automatizovaným procesem. Aplikace na CSF ukázala nárůst počtu fosfopeptidů o ~200 a detekci významných biomarkerů, např. fosforylovaného Fibulinu-1.
Přínosy a praktické využití metody
- Vysoká propustnost: kompletní workflow <7 hodin pro až 96 vzorků
- Vysoká specificita fosfopeptidů (~95–97 %)
- Nízká variabilita mezi replikáty (CV <5 %)
- Minimalizace ruční práce a rizika kontaminace
- Možnost aplikace na klinické vzorky (CSF, tkáňové extrakty)
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření na studium dalších posttranslačních modifikací pomocí adaptovaných afinitních kuliček
- Integrace s mikrofluidními platformami pro výzkum single-cell fosfoproteomiky
- Využití v klinických screeninzích a personalizované medicíně pro biomarkery onemocnění
- Další automatizační úlohy: paralelní obohacení, online kompatibilita s LC-MS
Závěr
Optimalizovaný automatizovaný protokol na KingFisher™ Apex s Fe-NTA magnetickými kuličkami poskytuje vysokou propustnost, excelentní specificitu fosfopeptidů a nízkou variabilitu. Výkon je srovnatelný či lepší než manuální metody a umožňuje aplikaci na komplexní klinické vzorky.
Reference
- Dunn JD, et al. Techniques for Phosphopeptide Enrichment Prior to Analysis by Mass Spectrometry. Mass Spectrometry Reviews. 2010;29(1):29–54.
- Timpl R, Chu ML, et al. Fibulins: A Versatile Family of Extracellular Matrix Proteins. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2003;4(6):479–89.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.