LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Proteinová degradace řízená malými molekulami PROTAC (Targeted Protein Degradation, TPD) otevírá nové možnosti ve vývoji léků tím, že neblokuje, ale odstraňuje škodlivé proteiny prostřednictvím ubiquitin-proteasomálního systému. Tato strategie se uplatňuje v onkologii, neurodegenerativních i infekčních onemocněních a vyžaduje rychlé, citlivé a kvantitativně přesné metody pro screening a validaci sloučenin.
Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo vyvinout ultra-vysokopropustný (high-throughput) workflow pro kvantitativní analýzu degradace proteinu androgenového receptoru (AR) v buňkách VCaP ošetřených PROTAC ARCC-4. Studie porovnává rychlé metody 300 a 180 vzorků/den (SPD) s metodami 60 a 24 SPD pro dosažení hlubokého proteomu, testuje linearitu, citlivost, reproducibilitu a selektivitu degradace AR.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky: kultivační line VCaP ošetřené 5, 50 a 500 nM ARCC-4 po dobu 4 h, následná lyze, stanovení koncentrace proteinů BCA testem, digesce trypsinem.
- HPLC systém: Thermo Scientific Vanquish Neo UHPLC.
- Kolony: IonOpticks Aurora Frontier TS 60×75 µm C18 (5 cm) pro 300 SPD; EASY-Spray PepMap Neo (50 cm) pro 24 SPD; PepMap (15 cm) pro 60 a 180 SPD.
- Mass spektrometr: Thermo Scientific Orbitrap Astral MS s DIA (narrow window DIA, 2 m/z okna).
- Gradienty: 3,5 min pro 300 SPD; 6,9 min pro 180 SPD; 22 min pro 60 SPD; 54 min pro 24 SPD.
- Data analysis: Spectronaut directDIA v19, DIA-NN v1.8.1, Proteome Discoverer 3.1 + CHIMERYS; FDR 1 % na PSM i proteiny.
Hlavní výsledky a diskuse
- Ultra-high-throughput metody 300 SPD identifikovaly ~8 322 proteinových skupin a ~55 861 peptidových skupin; 180 SPD ~8 705 proteiny a ~62 298 peptidů; CV biologických replik ~10 %.
- Extended gradient 60 SPD přinesl ~9 979 proteinů a ~133 379 peptidů; 24 SPD ~10 453 proteinů a ~142 000 peptidů.
- AR receptor degradován v závislosti na koncentraci ARCC-4 s DC50 ~30–40 nM při všech rychlostech.
- Počet AR peptidů: 14 (300 SPD), 36 (180 SPD), 41 (24/60 SPD), sdíleno 13 běžných peptidů.
- Výsledky ukazují konzistentní rychlost degradace AR, potvrzují citlivost, reprodukovatelnost a selektivitu Orbitrap Astral MS.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje:
- Rychlé a přesné screenování velkého počtu PROTAC sloučenin.
- Zjištění on-target i off-target efektů v celém proteomu.
- Optimalizaci koncentrace sloučeniny a doby expozice na základě kvantitativních dat.
- Škálovatelnost od ultra-rychlého screeningu po detailní validaci.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace plně automatizovaných platforem pro přípravu vzorků a rychlé MS analýzy.
- Využití strojového učení pro výběr kandidátních sloučenin a predikci off-target interakcí.
- Rozšíření workflow na jiné degradátory a cílové proteiny v různých buněčných modelech.
- Kombinace s dalšími metodami (cross-linking, konformační MS) pro hlubší porozumění mechanismům degradace.
Závěr
Orbitrap Astral MS ve spojení s optimálními gradienty a DIA metodami poskytuje vysoce citlivou, přesnou a reprodukovatelnou platformu pro screening i validaci TPD sloučenin. Rychlé režimy 180/300 SPD umožňují identifikaci tisíců proteinů za den a delší režimy 24/60 SPD dosahují hlubokého proteomického pokrytí nezbytného pro detailní validaci.
Reference
- Schapira M. et al. Nat Rev Drug Discov. 2019;18:949–963.
- Chamberlain P.P., Hamann L.G. Nat Chem Biol. 2019;15:937–944.
- Lv L. et al. eLife. 2020;9:e59994.
- Li K., Crews C.M. Chem Soc Rev. 2022;51:5214–5236.
- Mostofian B. et al. J Chem Inf Model. 2023;63(17):5408–5432.
- Salami J. et al. Commun Biol. 2018;1:100.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.