Increased Dynamic Range of DDA-based label-free quantification using the CHIMERYS algorithm

Význam tématu

Metoda DDA (data-dependent acquisition) bez značení je klíčová pro kvantitativní proteomiku, avšak tradiční vyhledávací algoritmy často neidentifikují nízkoabundantní peptidy v komplexních směsích. Inteligentní algoritmus CHIMERYS zvyšuje rozsah dynamické kvantifikace a zlepšuje detekci peptidů ve smíšených spektrech.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo porovnat standardní Sequest HT workflow s inovativním CHIMERYS algoritmem v rámci Proteome Discoverer 3.0 a ověřit, zda kombinace více vyhledávacích nodů (CHIMERYS, Sequest HT s INFERYS Rescoring a MSPepSearch) dále posouvá hranici identifikací a kvantifikací peptidů a proteinů.

Použitá metodika a instrumentace

Studie byla provedena na směsi lidského a E. coli proteomu (0–200 ng E. coli na 1 µg celkové hmoty), analyzované na Orbitrap Eclipse Tribrid MS s FAIMS Pro. MS1 bylo snímáno při rozlišení 240 000, HCD MS/MS spektra sbírána v ion­tapové části (izolační okno 0,7 m/z, cyklus 1 s). Data zpracována v Proteome Discoverer 3.0 s Minora Feature Detector. Vyhodnoceny tři workflow:

• Sequest HT založené vyhledávání
• CHIMERYS s Top 20 Peaks Filter a inferys_2_1_fragmentation modelem
• Branched workflow: Sequest HT + INFERYS Rescoring + MSPepSearch

Hlavní výsledky a diskuse

CHIMERYS oproti Sequest HT přinesl o 19 % více unikátních peptidů a o 7 % více proteinů; PSMs se zvýšily až o 83 %. Kombinovaný tří­nodový přístup detekoval 10 045 proteinů a 144 709 unikátních peptidů. Algoritmus zvládá identifikovat více peptidů v jednom MS/MS spektru (až 6 PSMs na ion­tapová data) a zlepšuje rozšíření dynamického rozsahu, zejména u nízkoabundantních komponent.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazně vyšší počet identifikovaných a kvantifikovaných peptidů, zejména na dolním konci abundance
• Možnost přesného rozlišení směsí lidských a bakteriálních proteinů
• Zvýšení důvěryhodnosti label-free kvantifikace i při nižší hmotnostní rozlišovací schopnosti MS/MS

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další nárůst identifikací při použití širšího izolačního okna (1,5 m/z) a delšího maxIT (15 ms) u ion­tapových dat. Možnosti integrace CHIMERYS s označovacími metodami (TMT, PTM screening) a nasazení v klinické proteomice či QA/QC průmyslových vzorků jsou velmi perspektivní.

Závěr

CHIMERYS v rámci Proteome Discoverer 3.0 významně rozšiřuje dynamický rozsah DDA label-free kvantifikace a umožňuje detekovat více nízkoabundantních peptidů než tradiční vyhledávací algoritmy. Kombinace s Minora Feature Detector a dalšími vyhledávacími přístupy poskytuje robustní platformu pro pokročilou proteomickou analýzu.

Reference

1. INFERYS rescoring: Boosting peptide identifications and scoring confidence for database search results. Rapid Commun. Mass Spectrom., 2021, doi:10.1002/rcm.9128.