Sequential enrichment from Metal Oxide Affinity Chromatography (SMOAC), a phosphoproteomics strategy for the separation of multiply phosphorylated from monophosphorylated peptides.

Postery | 2017 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
Zaměření
Proteomika
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


Identifikace a kvantifikace vícefosforylovaných peptidů je klíčová pro pochopení buněčných signalizací, regulaci proteinů a vývoj terapeutických přístupů. Standardní obohacovací metody často selhávají při zachycení nízkoabundantních multiplosforylovaných peptidů, což omezuje hloubku fosfoproteomických analýz.

Cíle a přehled studie


Studie porovnává dvě sekvenční obohacovací strategie – SMOAC (TiO2–Fe-NTA) a SIMAC (Fe-NTA–TiO2) – a hodnotí přínos následné frakcionace při analýze Nocodazole synchronizovaných HeLa buněk. Cílem je maximalizovat identifikaci multiplosforylovaných peptidů a celkovou pokrytí fosfoproteomu.

Použitá metodika a instrumentace


Pro SMOAC byla nejprve provedena enrichace TiO2 kinetikou, následuje obohacení zbývající frakce na HiSelect Fe-NTA. SIMAC obrací pořadí. Po SMOAC byla kombinovaná eluovaná frakce podrobena vysokopH reverzní frakcionaci.
  • Vzorek: 1 mg tryptického digestu z Nocodazole-arrestovaných HeLa buněk.
  • Odbourání intervencí: TiO2 a Fe-NTA fázové obohacení pomocí Thermo Scientific Pierce sad.
  • Frakcionace: vysokopH spin kolony, 9 frakcí.
  • LC-MS/MS: Thermo EASY-Spray C18 kolona, Orbitrap Fusion Tribrid (full scan 120 000, HCD 30 %, AGC 4e5/1e4).
  • Data processing: Proteome Discoverer 1.4, SEQUEST HT, 1 % FDR, phosphoRS lokalizace.

Hlavní výsledky a diskuse


SMOAC dosáhla 97 % selektivity pro fosforylované peptidy, identifikovala 12735 peptidů oproti 11956 u SIMAC. Z nich bylo 3908 dvojitě a 839 trojitě fosforylovaných peptidů. SIMAC přinesla jen 8 % dalších unikátních peptidů, což ukazuje limitovaný benefit obráceného pořadí.
Frakcionace po SMOAC zvýšila počet unikátních fosfopeptidů z 22165 na 32584 (nárůst ~47 %). TMT-označený vzorek potvrdil přínos SMOAC i pro kvantitativní analýzu, přidáno bylo ~5000 unikátních fosfoproteinů v 74 dráhách, včetně klíčových signálních cest AMPK.
Detailní analýza ukázala nové fosforylační pozice na kondenzinovém subunitu a na fosfatáze CDC25C (např. Ser-984, Thr-48, Ser-268), které nebyly odhaleny standardními přístupy.

Přínosy a praktické využití metody


SMOAC v kombinaci s frakcionací umožňuje:
  • Hloubkovou analýzu fosfoproteomu s vysokou selektivitou pro multiplosforylované peptidy.
  • Odhalení nových modifikačních míst na regulačních proteinech.
  • Zvýšení pokrytí signálních drah ve funkčních studiích.
  • Integraci s TMT kvantifikací pro komparativní proteomiku.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekává se rozšíření SMOAC principu na další posttranslační modifikace, automatizace obohacovacích kroků a integrace s datovými platformami AI pro hloubkové biologické interpretace. Kombinace s iontovou mobilitou a novými frakcionačními přístupy může ještě zvýšit analytický výkon.

Závěr


Strategie SMOAC následovaná vysokopH frakcionací významně překonává tradiční SIMAC a izolaci na jedné matrici. Metoda přináší hlubší pokrytí fosfoproteomu, efektivní obohacení multiplosforylovaných peptidů a odhalení nových biologicky významných modifikací.

Reference


  • Thingholm T.E., Jensen O.N., Robinson P.J., Larsen M.R. SIMAC, a phosphoproteomics strategy for separation of mono- from multiply phosphorylated peptides. Mol. Cell. Proteomics. 2008;7:661–671.
  • Ficarro S.B. et al. Phosphoproteome analysis by mass spectrometry and its application to Saccharomyces cerevisiae. Nat. Biotechnol. 2002;20:301–305.
  • Abe S. et al. Cdk1-mediated phosphorylation of condensin II subunit CAP-D3 in chromosome condensation. Genes Dev. 2011;25(8):863–874.
  • Dephoure N. et al. A quantitative atlas of mitotic phosphorylation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008;105:10762–10767.
  • Sharma K. et al. Ultradeep human phosphoproteome reveals distinct regulatory nature of Tyr and Ser/Thr signaling. Cell Rep. 2014;8:1583–1595.
  • Chan P.M., Ng Y.W., Manser E. Protocol to map 14-3-3 interactome: CDC25C phosphorylation and binding. Mol. Cell Proteomics. 2011;10:M110.005157.
  • Esmenjaud-Mailhat C. et al. Phosphorylation of CDC25C at S263 controls localisation. FEBS Lett. 2007;581(21):3979–3985.
  • Jensen S.S., Larsen M.R. Impact of experimental procedures on phosphopeptide enrichment. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2007;15:3635–3645.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Sequential enrichment using metal oxide affinity chromatography (SMOAC) to enhance phosphoproteome coverage for quantitative proteomic analysis
Quantitative analysis of signaling pathways using TMT 11plex reagents and comprehensive phosphopeptide enrichment strategies
Turnkey, Multi-pathway Signaling Analysis Using a Synthetic Phosphopeptide Panel, Standardized Sample Preparation Kits and SureQuant Internal Standard Targeted Quantitation
Quantitative, comprehensive multi-pathway signaling analysis using an optimized phosphopeptide enrichment method combined with an internal standard triggered targeted MS assay