High-Throughput MS Detection of Histone H3 Demethylation by Lysine-Specific Demethylase 1 (LSD1)

Aplikace | 2011 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Příprava vzorků, LC/MS
Zaměření
Klinická analýza
Výrobce
Agilent Technologies

Význam tématu


Epigenetické modifikace histonů hrají klíčovou roli v regulaci genové exprese a jsou spojeny s řadou onemocnění, včetně rakoviny či neurodegenerativních chorob. Sledování aktivity demethylas LSD1 (lysine-specific demethylase 1) přináší cenné informace o dynamice odstraňování methylových skupin z lysinů na histonu H3, což je nezbytné pro pochopení a cílený zásah v epigenetice. Vysoce propustné (high-throughput) metody s hmotnostní spektrometrií umožňují rychlou a přesnou kvantifikaci různých modifikačních stavů bez potřeby značených substrátů nebo radioaktivity.

Cíle a přehled studie


Studie ukazuje aplikaci systému Agilent RapidFire spojeného s hmotnostní spektrometrií (RapidFire/MS) pro rychlou a přímou analýzu demethylace histonu H3 enzymem LSD1. Hlavní cíle byly:
  • Demonstrace sekvenčního odstraňování methylových skupin z H3K4me2 na H3K4me1 a H3K4me0.
  • Určení kinetických parametrů (Km) pro substrát H3K4me2.
  • Stanovení inhibičního účinku tranylcyprominu na LSD1 a výpočet IC50.


Použitá metodika a instrumentace


Analytická metoda spočívá v online přípravě vzorku a rychlém (cca 7 s na vzorek) transportu do hmotnostního spektrometru. Použité kroky zahrnovaly:
  • Inkubaci histonového peptidu s LSD1 za stanovených podmínek.
  • RapidFire desorpci a přenos do MS pro záznam masových signálů všech methylovaných forem současně.
  • Kvantifikaci relativních poměrů H3K4me2, H3K4me1 a H3K4me0 v čase.


Hlavní výsledky a diskuse


Experimenty potvrdily sériové demethylování: konzistentní nárůst H3K4me1 a následně H3K4me0 při poklesu H3K4me2. Kinetické studie prokázaly lineární počáteční rychlosti a umožnily stanovit Michaelisovu konstantu Km ≈ 3,5 µM, která je ve shodě s literaturou. Inhibiční test tranylcyprominem ukázal hodnotu IC50 ≈ 54 µM, rovněž odpovídající dříve publikovaným datům.

Přínosy a praktické využití metody


RapidFire/MS nabízí:
  • Label-free přímou detekci více modifikačních stavů současně.
  • Vysokou propustnost umožňující screening stovek až tisíců vzorků denně.
  • Vynechání radioaktivních nebo fluoroiontových značek, což zjednodušuje přípravu a snižuje náklady i bezpečnostní rizika.


Budoucí trendy a možnosti využití


Využití rychlých hmotnostních spektrometrických platforem se očekává v:
  • Vývoji inhibitorů epigenetických enzymů pro farmaceutický výzkum.
  • Detailním mapování dynamiky histonových modifikací v buněčných modelech.
  • Personalizované medicíně – screening biomarkerů epigenetických změn u pacientů.


Závěr


Systém RapidFire/MS prokázal schopnost spolehlivě a efektivně sledovat demethylaci histonu H3 enzymem LSD1 v high-throughput režimu. Metoda poskytuje přesné kinetické parametry i inhibiční data, přičemž eliminuje potřebu označování substrátů. Díky tomu je ideální pro farmaceutický screening a epigenetický výzkum.

Použitá instrumentace


  • Agilent RapidFire platforma pro online přípravu vzorku.
  • Hmotnostní spektrometrie pro detekci a kvantifikaci modifikačních stavů.


Reference


  1. Rye PT et al. Advances in Label-Free Screening Approaches for Studying Sirtuin-Mediated Deacetylation. J Biomol Screen., 2011.
  2. Rye PT et al. Advances in Label-Free Screening Approaches for Studying Histone Acetyltransferases. J Biomol Screen., 2011.
  3. Forneris F et al. Human Histone Demethylase LSD1 Reads the Histone Code. J Biol Chem., 2005, 280(50):41360–41365.
  4. Caliper Life Sciences. LabChip Assay: Histone H3 Demethylase LSD1. Application Note #302.

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

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

High-Throughput Analysis of Epigenetic Targets with Agilent RapidFire/MS Systems: Sirtuin (SIRT) Enzymes
High-throughput Analysis of DNA-Modifying Enzymes by an Agilent RapidFire System
A study of SIRT1- and SIRT2‑Mediated Deacetylation
Ultrafast Histone Deacetylase Selectivity Screening Using the Agilent RapidFire High-Throughput Mass Spectrometry System