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* Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen
Dieses Protokoll beschreibt ein Verfahren zum Extrahieren und Phosphopeptides von Prostatakrebs-Zelllinien oder Gewebe für eine Analyse der Phosphoproteome per Massenspektrometrie-basierte Proteomics zu bereichern.
Phosphoproteomics umfasst die groß angelegte Untersuchung der phosphorylierten Proteine. Protein-Phosphorylierung ist ein entscheidender Schritt in vielen Signal Transduction Bahnen und ist streng reguliert durch Kinasen und Phosphatasen. Daher können Charakterisierung der Phosphoproteome Einblicke in neue Targets und Biomarker für die onkologische Therapie zu identifizieren. Massenspektrometrie bietet eine Möglichkeit, weltweit zu erkennen und zu quantifizieren, Tausende von einzigartigen Phosphorylierung Veranstaltungen. Phosphopeptides sind jedoch viel weniger reichlich vorhanden als Phosphopeptides, so dass biochemische Analyse schwieriger. Um diese Einschränkung zu umgehen, müssen Methoden zur Phosphopeptides vor der Massenspektrometrie-Analyse zu bereichern. Wir beschreiben eine Prozedur, um zu extrahieren und zu verdauen Proteine aus Gewebe, Peptide, gefolgt von eine Bereicherung für die Phosphotyrosine (pY) und Phosphoserine/Threonin (pST) Peptide mit einer Antikörper-basierten und/oder Titandioxid (TiO2) Ausbeute-Basis Anreicherung-Methode. Nach der Probenvorbereitung und Massenspektrometrie wir anschließend identifizieren und quantifizieren Phosphopeptides mit flüssigen Gaschromatographie-Massenspektrometrie und Analysesoftware.
Einen geschätzten 165.000 Neuerkrankungen und etwa 29.000 Todesfälle treten im Jahr 2018 wegen Prostatakrebs, repräsentieren die am häufigsten auftretende Krebsart und die zweithäufigste Ursache für krebsbedingte Todesursache bei Männern in den Vereinigten Staaten1. Frühe Stadien von Prostatakrebs sind behandelbar mit Resektion oder Strahlung Therapie der Orgel beschränkt Krankheit, wo die Zehn-Jahres-Rezidivrate ist zwischen 20 % und 40 % für Patienten, die Prostatektomie unterzogen und zwischen 30 % und 50 % bei Patienten, die Strahlung zu erhalten Therapie2. Da Prostatakrebs auf Androgen-Signalisierung für Wachstum beruht, sind chirurgische und chemische Kastration Therapien auch für Hochrisiko-Patienten eingesetzt. Rückfall tritt jedoch wenn der Krebs nicht mehr auf Androgen-Deprivation Therapie reagiert, wie biochemisches Rezidiv belegt, wo die Prostata-spezifisches Antigen im Serum aufersteht. An dieser Stelle werden in der Reihenfolge Metastasen oft auch erkannt. Diese fortgeschrittenen Stadium, genannt metastasiertem Kastration-resistenten Prostatakrebs stellt die tödliche Form der Krankheit, wo die Prognose eine mediane Überlebenszeit von weniger als zwei Jahren3ist. Nur wenige Behandlungsmöglichkeiten gibt es im späten Stadium der Erkrankung, einschließlich der zweiten Generation Antiandrogene wie enzalutamid sowie Abiraterone und Taxan-basierte Chemotherapie wie Docetaxel. Trotz verfügbaren Behandlungen schreitet die Krankheit oft. Daher sind die Erforschung und Entwicklung von neuartigen Behandlungsmethoden notwendig, um die Versorgung von Prostatakrebs-Patienten mit fortgeschrittener Erkrankung zu verbessern.
Massenspektrometrie (MS)-basierte Ansätze bieten eine Gesamtanalyse des Proteoms durch die Erkennung von Hunderten bis Tausenden von Peptid Analyten4. Insbesondere können die Identifikation und Quantifizierung von Tausenden von Peptiden4,5Entdeckung Proteomics, auch bekannt als datenabhängiges Erwerb (DDA), erzielt werden. MS-basierte Erkennung Proteomics können weiter in Top-Down-Proteomics, wo intakte Proteine auszeichnen, und unten nach oben (auch bekannt als Schrotflinte) Proteomics, wo Peptide analysiert werden, um Proteine5charakterisieren abgegrenzt werden. So findet Schrotflinte Proteomics, ein Proteolyse Schritt in der Probenvorbereitung vor der MS-Analyse, Proteine in Peptide zu Spalten. Am Ende wird eine Suche in der Datenbank durchgeführt, um die Peptide zurück an die Proteine zur Identifikation Karte. Markierungsfreie sowie mehrere Isotop-Kennzeichnung [z.B., stabile Isotope, die Kennzeichnung von Aminosäuren in der Zellkultur (SILAC)] Methoden lässt sich quantitativ Peptide zwischen Proben6,7vergleichen. Während Isotop Kennzeichnung Techniken der Goldstandard, markierungsfreie Methoden zeigten ähnliche Quantifizierung Genauigkeiten8,9 und vergleichbare Kompromisse zwischen Empfindlichkeit und Spezifität10. Markierungsfreie Quantifizierung bietet eine größere Abdeckung und erlaubt Vergleiche zwischen viele weitere Proben, während Label-basierte Methoden durch Kosten und multiplexing Kapazitäten6,7,8begrenzt sind.
Darüber hinaus einsetzbar Schrotflinte MS auch Post-translationalen Modifikationen (PTMs) wie z. B. Phosphorylierung11zu befragen. Aufgrund der niedrigeren stöchiometrischen Phosphopeptides im Vergleich zum gesamten Peptide werden verschiedene Methoden eingesetzt, um für Phosphopeptides, einschließlich Antikörper-basierten Immunopräzipitation Phosphotyrosine (pY) Peptide, Titandioxid (TiO2 bereichern ), und Metall Affinität Chromatographie (IMAC)5,12immobilisiert. Weil Protein Phosphorylierung ein wichtiger Schritt in vielen Zelle Signalwege, Schrotflinte Phosphoproteomics Zelle Änderungen bei verschiedenen Krebsarten ist, einschließlich Brust13, Prostata14, renale15untersuchen Forscher ermöglicht, und Eierstockkrebs,16,17 , Krebsbiologie besser zu verstehen und mögliche neue Ziele für die Therapie zu identifizieren.
Diese markierungsfreie Schrotflinte Phosphoproteomic Methode wurde gebaut und raffinierte basierend auf Vorarbeiten durch die Graeber Gruppe18,19,20. Dieses Protokoll beginnt mit der Beschreibung der Gewinnung und die Verdauung von Proteinen und Phosphoproteine aus Gewebe in Peptide. Wir dann ausführlich die Anreicherung von pY Peptide mit spezifischen Phosphotyrosine Antikörper und TiO2. Wir beschreiben auch die Anreicherung der Phosphoserine/Threonin (pST) Peptide mit starken KATIONENAUSTAUSCH (SCX) gefolgt von TiO2. Dieses Protokoll schließt mit der Vorlage von Mustern in eine MS-Einrichtung und die Verwendung von MS-Analyse-Software zu identifizieren und zu quantifizieren, Phosphopeptides und ihre entsprechenden Phosphoproteine. Die Anwendung dieses Protokolls kann Prostatakrebs in anderen Krebsarten und Felder außerhalb der Onkologie hinausgehen.
Experimente mit Xenograft Tumoren wurden von der Rutgers University institutionelle Animal Care und Nutzung als Set her nach den Richtlinien des National Institutes of Health genehmigt.
(1) Proteingewinnung
(2) lysate Verdauung
3. Phase Extraktion umkehren
4. Immunopräzipitation und Anreicherung von pY Peptide24
(5) Titandioxid Anreicherung25 PJ Peptide
(6) Entsalzung pY Peptide für MS Analyses
7. Phase Extraktion von PST-Peptide umkehren
8. starke KATIONENAUSTAUSCH (SCX) PST-Peptide
9. Titandioxid-Anreicherung von PST-Peptide
10. Entsalzung PST-Peptide für MS-Analysen
11. die Massenspektrometrie Analyse
Dieses Protokoll beschreibt ausführlich eine Methode zur Proteingewinnung und Verdauung, gefolgt von Phosphopeptide Bereicherung und anschließende Analyse in MS (Abbildung 1). Die Kompositionen der Puffer und Lösungen, die in diesem Protokoll verwendet werden sind in Tabelle 1aufgeführt. Die fortlaufende Nutzung der Lys-C und Trypsin bietet eine effiziente Verdauung. Eine Coomassie gefärbt Gel des bereits verdauten lysate bestätigt das Vorhandensein von Proteinen, während Färbung des Post-verdaute lysate die komplette Verdauung (Abbildung 2A bestätigt). Für eine vollständige Verdauung sollte keine Bands bzw. über 15 kDa, außer die 30 kDa und 23,3 kDa-Bands für Lys-C und Trypsin, angezeigt. Die Zugabe von Lys-C reduziert auch die Anzahl der verpassten Spaltungen (Abb. 2 b). Da pY Peptide nur 2 % der Phosphoproteome28darstellen, ist Immunopräzipitation der pY Peptide mit einer pY-spezifischen Antikörper der erste Schritt der pY Peptid Bereicherung. Der daraus resultierende Überstand wird die Eingabe für PST-Peptid Bereicherung. PY-Immunopräzipitation trennt effektiv pY Peptide aus PST-Peptide, wo im Durchschnitt 85 % der Phosphopeptides von der VJ-Vorbereitung identifiziert pY (Abbildung 3A) und mehr als 99 % der Phosphopeptides aus der PST-Datei-Erstellung identifiziert werden pST (Abb. 3 b). Titandioxid wird verwendet, um für Phosphopeptides in beiden Präparaten zu bereichern. Der erwartete Anteil von Peptiden in der MS-Ready-Vorbereitung, die phosphoryliert sind ist zwischen 30-50 % (Abb. 4A). Die Variabilität der Phosphopeptide Bereicherung Anteil kann in pY Vorbereitung durch es gibt viele weniger pY-Peptide als PST-Peptide größer sein. In Bezug auf die Phosphopeptide Arten haben die meisten von den Phosphopeptides erkannt eine einfache oder doppelte Phosphoryl-Gruppe (Abbildung 4 b).
Nach der Durchführung Massenspektrometrie, werden die MS-raw-Dateien in eine MS-Analyse-Software geladen. Die Parameter-Einstellungen, die im Experiment sind in Tabelle 3 aufgeführten aber variiert von Software zu Software und von Version zu Version variieren. Die Parameter, die nicht aufgeführt sind als Standard, einschließlich einer FDR cutoff von 1 % für passende Peptid-Spektrum (PSM) mit einer Mindestpunktzahl von Andromeda von 40 für die Identifizierung der modifizierte Peptide27blieben. Eine Lokalisierung Wahrscheinlichkeit Cutoff von größer als 0,75 filtert ca. 5 % der pY Peptide und 15 % und 34 % der pS und pT Peptide, bzw. einstellen (Abb. 5A). Nach diesen Filter anwenden, ist die erwartete Anzahl von Phosphopeptide Identifikationen am Ende der MS-Analyse etwa 300 pY Peptide (für 5 mg Start Protein) und ca. 7.500 pS Peptide und 640 pT Peptide (für 2,5 mg des Peptids ab Betrag) von den jeweiligen Bereicherung Vorbereitungen (Abb. 5 b). Die Anzahl der Wiederholungen und die Variabilität der Phosphopeptide Signalintensität bestimmt ausreichende Stromversorgung für statistische Vergleiche. In vier separaten Experimente mit Gruppen, die entweder biologische Duplikate oder Triplicates wurden die prozentuale Koeffizienten der Variation (% CV) für erkannten Phosphopeptides berechnet. Verteilungen von geringer Variabilität (z.B. PST-Gruppen 1-5 in Abbildung 5) zeigen, dass die Entnahme von Proben, die Vorbereitung und die Massenspektrometrie läuft beständig waren. Auf der anderen Seite Verteilungen von höheren Variabilität (z.B. PST-Gruppe 6 in Abb. 5) zeigt lautere Daten, die größeren Falten-Änderungen erhebliche Unterschiede in den nachgelagerten differenzierte Analysen erkennen erfordern würde.
Abbildung 1: Workflow-Diagramm. Proteine aus Proben extrahiert und verdaut. Peptide werden durch Festphasenextraktion (SPE) extrahiert und Phosphotyrosine (pY) Peptide sind Immunoprecipitated. Parallel werden die Phosphoserine/Threonin (pST) Peptide aus der Überstand in pY Immunopräzipitation Schritt bereichert. Starke KATIONENAUSTAUSCH (SCX) erfolgt auf der Überstand, stark geladenen Peptide zur Reduzierung der Ionen-Unterdrückung12zu entfernen. Beide Präparate werden Phosphopeptide Bereicherung über Titandioxid (TiO2) unterzogen. Nach Bereinigung der Probe wird flüssige Chromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) durchgeführt, um die Phosphopeptide Fülle zu messen. Die raw-Daten werden dann in eine MS-Analyse-Software um Phosphopeptides zu identifizieren geladen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Bewertung der Verdauung. (A) drei Proben mit 12,5 µg lysate Pre-Verdauung, post-Lys-C Verdauung und Post-Trypsin-Verdauung werden angezeigt. Ein Coomassie Gel-Fleck Test zeigt eine saubere Verdauung sequentielle Nachgebrauch von Lys-C und Trypsin. Das Molekulargewicht (MW) Größe Marker sind in Kilodaltons (kDa). (B) A Verringerung der verpassten Spaltungen wird beobachtet, nachdem Lys-C das Protokoll hinzugefügt wurde. Der Anteil der Phosphopeptides ohne verpasste Spaltungen von 48 % auf 64 % und von 60 % auf 84 % im Durchschnitt für pY und pST Bereicherung Vorbereitungen, bzw. erhöht. Die Diagramme zusammenfassen, die Daten aus zwei Experimente ohne Lys-C und fünf Experimente mit Lys-C. Die Fehlerbalken sind Standardabweichungen repräsentieren 38 pY und 38 pST aus 2 separaten Experimenten (ohne Lys-C) und 62-pY und 60 PST-Proben aus 5 separaten Experimente (mit Lys-C). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Anreicherung von pY und PST-Phosphopeptides. Diese Tafeln zeigen die Prozentsätze der pSTY Phosphopeptides von entweder (A) die pY oder (B) die pST Bereicherung Vorbereitungen. Die pY-Anreicherung von pY Immunopräzipitation und Titandioxid führte zu 85 % Phosphopeptides wird für pY Peptide, während nur 0,1 % der Phosphopeptides in der PST-Anreicherung pY sind. Diese Werte wurden gezeichnet von der Prüfung der Phospho (STY)Sites.txt-Datei eines repräsentativen Experiments nach herausfiltern von Verunreinigungen, umgekehrte Sequenzen und Phosphopeptides mit weniger als 0,75 Lokalisierung Wahrscheinlichkeiten. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: Phosphopeptide Anreicherung mit Titandioxid. (A) ist der Anteil der gefundenen Phosphopeptides (bezogen auf insgesamt Peptide) von Proben in vier separaten Experimente gezeigt. (B) dieses Panel zeigt die durchschnittliche Zusammensetzung des Mono-, Doppel- und Multi-phosphoryliert Peptide in vier separaten Experimente. Die Fehlerbalken in zentrale A sind Standardabweichungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 5: Phosphoresidue Identifikationen erwartet. (A) dieses Panel zeigt die Phosphorylierung Lokalisierung Wahrscheinlichkeiten von IDs von pY Anreicherung (links) und PST-Anreicherung (rechts). Der mittlere Anteil der IDs, die die Wahrscheinlichkeit Cutoff > 0,75 zu erfüllen ist 93 %, 75 % und 52 % für pY, pS und pT, beziehungsweise. (B) die mittlere Anzahl der IDs mit einem > 0,75 Lokalisierung Wahrscheinlichkeit beträgt 300 für pY, 7.500 für pS und 640 für pT. (C) dieses Panel zeigt Violine Grundstücke der prozentuale Variationskoeffizient (% CV) von den Phosphopeptides. Eine Auswertung der % CV wurde nur durchgeführt, wenn ein Signal Intensitätswert in jedem biologischen replizieren oder dreifacher Gruppe erkannt wurde. Daten stammen von vier separate Experimente. Die Fehlerbalken in Platten A und B sind Standardabweichungen vom 34 pY und 34 PST-Proben aus 4 separaten Experimente. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Puffer | Volumen | Zusammensetzung | |
6 M Guanidinium Chlorid Lyse Puffer | 50 mL | 6 M Guanidinium Chlorid, 100 mM Tris pH 8,5, 10 mM Tris (2-Carboxyethyl) Phosphin, Chloracetamid 40 mM, 2 mM Natrium Orthovanadate, 2,5 mM Natrium Pyrophosphat, 1 mM β-glycerophosphat, 500 mg n-Octyl-Glykosid, Ultrareines Wasser Volumen | |
100 mM Natrium Pyrophosphat | 50 mL | 2,23 g Natrium Pyrophosphat Decahydrate, Reinstwasser, Volumen | |
1M β-glycerophosphat | 50 mL | 15,31 g β-glycerophosphat, Reinstwasser, Volumen | |
5 % Trifluoroacetic Säure | 20 mL | Fügen Sie 1 mL 100 % Trifluoroacetic Säure in 19 mL Reinstwasser | |
0,1 % Trifluoroacetic Säure | 250 mL | 245 mL Reinstwasser 5 mL 5 % Trifluoroacetic Säure hinzufügen | |
pY Elution buffer | 250 mL | 0,1 % Trifluoroacetic Säure, 40 % Acetonitril, Reinstwasser, Volumen | |
PST-Elution buffer | 250 mL | 0,1 % Trifluoroacetic Säure, 50 % Acetonitril, Reinstwasser, Volumen | |
IP-Bindung Puffer | 200 mL | 50 mM Tris pH 7.4, 50 mM Natrium-Chlorid, Reinstwasser, Volumen | |
25 mM Ammonium Bicarbonat, pH 7,5 | 10 mL | 19,7 mg in 10 mL sterile Ultrareines Wasser, pH-Wert auf 7,5 mit 1 N Salzsäure auflösen (~ 10-15 µL/10 ml Lösung), frisch | |
1M Phosphatpuffer pH 7 | 1.000 mL | 423 mL 1 M Dihydrogen Natriumphosphat, 577 mL 1 M Natriumphosphat Wasserstoff | |
Gleichgewichtherstellung Puffer | 14 mL | 6,3 mL Acetonitril, 280 µL 5 % Trifluoroacetic Säure, 1740 µL Milchsäure, 5,68 mL Reinstwasser | |
Puffer spülen | 20 mL | 9 mL Acetonitril, 400 µL 5 % Trifluoroacetic Säure, 10,6 mL Reinstwasser | |
Massenspektrometrie-Lösung | 10 mL | 500 µL Acetonitril, 200 µL 5 % Trifluoroacetic Säure, 9,3 mL Reinstwasser | |
Puffer A | 250 mL | 5 mM Monopotassium Phosphat (pH-Wert 2,65), 30 % Acetonitril, 5 mM Kaliumchlorid, Ultra-reines Wasser, Volumen | |
Puffer B | 250 mL | 5 mM Monopotassium Phosphat (pH-Wert 2,65), 30 % Acetonitril, 350 mM Kaliumchlorid, Reinstwasser, Volumen | |
0,9 % Ammonium Hydroxid | 10 mL | 300 μL 29.42 % Ammonium Hydroxid, 9,7 mL Reinstwasser |
Tabelle 1: Puffer und Lösungen. Diese Tabelle zeigt die Kompositionen der Puffer und Lösungen, die in diesem Protokoll verwendeten.
LC-MS/MS-Einstellungen | ||
Parameter | pY Einstellung | PST-Datei Einstellung |
Probieren Sie laden (µL) | 5 | |
Laden von Durchfluss (µL/min) | 5 | |
Gradient Durchflussmenge (nL/min) | 300 | |
Linearer Farbverlauf (Prozentsatz 0,16 % Ameisensäure, 80 % ACN in 0,2 % Ameisensäure) | 4 - 15 % für 5 min | 4 - 15 % für 30 min. |
15 - 50 % für 40 min. | 15 - 25 % für 40 min. | |
50 - 90 % für 5 min | 25 - 50 % für 44 min. | |
50 - 90 % für 11 min | ||
Vollständiger Scan-Auflösung | 120.000 | |
Anzahl der intensivsten Ionen ausgewählt | 20 | |
Relative Aufprallenergie (%) (HCD) | 27 | |
Dynamische Ausgrenzung (s) | 20 |
Tabelle 2: LC-MS Einstellungen. Dies ist ein Beispiel für LC-MS-Einstellungen in einem typischen Schrotflinte Phosphoproteomic Experiment. Die Proben wurden auf einer Trap-Säule verladen. Die Falle wurde im Einklang mit einer Trennsäule gebracht. Diese Einstellungen wurden optimiert für die Verwendung der LC-MS-System in der Tabelle der Werkstoffe und Reagenzienaufgeführt. Diese Einstellungen für andere LC-MS Systeme berichtigt werden müssten.
MaxQuant Parameter-Einstellungen | ||
Einstellung | Aktion | |
Gruppe-spezifische Parameter | ||
Typ | Typ | Wählen Sie Standard |
Multiplizität | Auf 1 gesetzt | |
Verdauung-Modus | Enzym | Wählen Sie Trypsin/P |
Max. verpasste Spaltungen | Legen Sie auf 2 | |
Änderungen | Variable Änderungen | Hinzufügen von Phospho (Stall) |
Markierungsfreie Quantifizierung | Markierungsfreie Quantifizierung | Wählen Sie LFQ |
LFQ min. Verhältnis Graf | Auf 1 gesetzt | |
Schnelle LFQ | Abhaken | |
Diverses | Re zu quantifizieren | Abhaken |
Globale Parameter | ||
Sequenzen | FASTA-Dateien | Wählen Sie Fasta-Datei von UniProt heruntergeladen |
Festen Modifikationen | Carbamidomethyl (C) hinzufügen | |
ADV. Identifikation | Übereinstimmung zwischen den Läufen | Abhaken |
Spiel-Zeit-Fenster | Legen Sie auf 5 min | |
Ausrichtung-Zeitfenster | Legen Sie auf 20 min | |
Unbekannte Funktionen entsprechen | Abhaken | |
Protein Quantifizierung | Min. Verhältnis Graf | Auf 1 gesetzt |
Ordnerspeicherorte | Ändern Sie entsprechend |
Tabelle 3: MS-Analyse-Software-Einstellungen. In MaxQuant waren die gruppenspezifischen und globale Parameter in dieser Tabelle ausgewählt oder angepasst. Alle anderen Parameter blieben auf Standard. Diese Experimente wurden mit Version 1.5.3.30. Die Parameter können von Version zu Version und von Software zu Software variieren.
Vor Verwendung dieses Protokolls für Phosphopeptides zu bereichern, ist eine sorgfältige Prüfung der experimentellen Design entscheidend. Unter Verwendung biologischer Replikate ist ein kostengünstiger Ressourceneinsatz Massenspektrometrie als technische repliziert. Die Anzahl der Wiederholungen, die notwendig sind hängt teilweise von der Variabilität der Daten. Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass, während die Anzahl Identifikationen die Zahl der Wiederholungen über drei nur marginal steigt, die Anzahl der signifikanten Identifikationen zwischen Gruppen steigt mit mehr10repliziert.
Aufgrund der niedrigeren Fülle von Phosphoproteine in der Zelle sind ausreichend Protein Startbeträge notwendig, um eine globale Phosphoproteome von Prostata-Krebs Proben in den Suchmodus zu erhalten. In diesen Experimenten wurde 5 mg Protein verwendet. Ungefähr fünf fast konfluierende 15 cm Gerichte von Zellen bieten genügend Protein als Eingabe in dieses Protokoll, obwohl dies Zelle Zeile abhängig sein wird. Für Tumorgewebe ist die erwartete Rendite des Proteins etwa 6-8 % der Gewebe Gewicht. In der in-Vitro -Einstellung ist eine Positivkontrolle Probe zu prüfen, die Zugabe von 1 mM Vanadat für 30 min vor der Ernte der Zellen. Bismutvanadat, eine wettbewerbsfähige Protein Phosphotyrosyl Phosphatase Inhibitor, bewahrt die Tyrosin-Phosphorylierung, wodurch sich die Anzahl der pY Peptid Identifikationen29.
Saubere Verdauung ist ein wichtiger Schritt um Phosphopeptide Identifikation zu maximieren. Neben dem Coomassie Fleck Test kann Prozent verpasste Spaltungen in den Daten zur Verdauung Effizienz (Abbildung 2) zu bewerten. Qualitätskontrolle Software steht zur Verfügung, die analysiert verpasste Spaltungen und andere Metriken zur Bewertung MS Daten Qualität30. Während Trypsin ist die am weitesten verbreiteten, Alternativen Proteasen zur Verfügung stehen5 bis Adresse Deckungslücken in der Proteomforschung wo optimale tryptic Peptide werden können nicht generiert31. Die Einstellungen der MS-Analyse-Software müsste dann entsprechend geändert werden, um auf Veränderungen der Proteasen einzustellen.
Das Protokoll beschäftigt Immunopräzipitation (für pY Bereicherung) sowie Titandioxid (TiO2), für Phosphopeptides zu bereichern. Alternative Ansätze zur Bereicherung für Peptide enthalten immobilisierten Metall Affinitätschromatographie (IMAC), andere Metalloxide für Metall-Oxid-Affinitätschromatographie (Verwaltungscenter) wie z. B. Aluminiumhydroxid und Polymer-basierten Metallion Affinität Capture (PolyMAC) 5,12. Frühere Studien haben gezeigt, dass verschiedene Anreicherungsverfahren für verschiedene Populationen von Phosphopeptides32bereichern. Zum Beispiel bereichert IMAC mehr Multi-phosphoryliert Peptide während Verwaltungscenter vorzugsweise für Mono-phosphoryliert Peptide33bereichert. Die Ergebnisse der Vertreter dieses Protokolls spiegeln diese Beobachtung (Abbildung 4 b). Eine kürzlich erschienenen Publikation gezeigt, dass die Kombination von IMAC und Verwaltungscenter mit einem Hybridmaterial potenziell größere Abdeckung des Phosphopeptide Arten34bieten könnte. So könnte dieses Protokoll geändert werden, um anderen Anreicherungsverfahren parallel für noch umfassendere Phosphoproteomic Analysen ermöglichen zu nutzen.
Die MaxQuant-26 -Software-Suite wird verwendet, um die MS-Datenanalyse in dieses Protokoll, aber kommerzielle Anwendungen35 gibt es auch für Phosphopeptide-Identifizierung und Quantifizierung. Phosphopeptide Identifikation ist eine Lokalisierung Wahrscheinlichkeit cutoff beantragt. Dieser Filter wird durchgeführt, um für Phosphopeptides mit einem hohen Vertrauen (d.h.größer als 0,75) Phosphoresidue Kennung10,28auswählen. Mit anderen Worten ist die summierte Wahrscheinlichkeit von anderen Rückständen, die potenziell die Phospho-Gruppe enthalten könnte weniger als 0,25. Dieser Cutoff kann erhöht werden, um die strenge der Phosphopeptide Auswahl zu erhöhen. In Bezug auf die Anzahl der Identifikationen ist die erwartete Anzahl von pY Peptiden in die Hunderte, während die erwartete Anzahl von PST-Peptiden in den hohen Tausenden ist. Diese Werte reflektieren bisher beobachteten Phosphoproteome Verteilung, wo etwa 2 %, 12 % und 86 % der der Phosphosites pY, pT und pS, bzw.28sind.
Wenn die pY und pST Bereicherung Schritte parallel ausgeführt werden, können die Probe Vorbereitungsschritte im Protokoll in sechs Tagen abgeschlossen werden. Durch die Kombination mit dem leistungsstarken Tool von MS, bieten Phosphopeptide Bereicherung Protokolle wie dies ein globales Konzept für Wissenschaftler, Daten zu analysieren, die Phosphoproteome in ihren jeweiligen Gebieten zu sammeln.
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Wir danken Mitglieder des Drake Lab für die Beratung und Eingang auf dem Manuskript. Wir danken auch die Mitgliedern des biologischen Massenspektrometrie Anlage von Robert Wood Johnson Medical School und Rutgers, The State University of New Jersey, für die Beratung und Durchführung von Massenspektrometrie auf unseren Proben. Larry C. Cheng wird durch das National Institute of General Medical Sciences von den National Institutes of Health unter prämiennummer T32 GM008339 unterstützt. Thomas G. Graeber wird unterstützt durch das NCI/NIH (SPORE in Prostata-Krebs-P50-CA092131; P01 CA168585) und ein American Cancer Society Research Scholar Award (RSG-12-257-01-TBE). Justin M. Drake wird von der Abteilung der Verteidigung Prostata Krebs Forschung Programm W81XWH-15-1-0236, Prostata Krebs Foundation Young Investigator Award der New Jersey Health Foundation und einen Precision Medicine Initiative Pilot Award von der Rutgers unterstützt. Cancer Institute von New Jersey.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Ultra-Low Temperature Freezer | Panasonic | MDF-U76V | |
Freezer -20 °C | VWR | scpmf-2020 | |
Swing rotor bucket | ThermoFisher Scientific | 75004377 | |
Vacuum manifold | Restek | 26080 | |
Lyophilizer | Labconco | 7420020 | |
CentriVap Benchtop Vacuum Concentrator | Labconco | 7810010 | |
End-over-end rotator | ThermoFisher Scientific | 415110Q | |
Razor blade | Fisher Scientific | 620177 | |
Amicon Ultra-15 Centrifugal Filter Units | Millipore Sigma | UFC901024 | |
Glass culture tubes | Fisher Scientific | 14-961-26 | |
Parafilm | Fisher Scientific | 13-374-12 | |
20G needle | BD | B305175 | |
Kimwipes | Fisher Scientific | 06-666A | |
Screw cap cryotube | ThermoFisher Scientific | 379189 | |
Nunc 15 mL conical tubes | ThermoFisher Scientific | 12-565-268 | |
Gel loading tips | Fisher Scientific | 02-707-181 | |
Millipore 0.2 µm spin filter | Millipore Sigma | UFC30GVNB | |
Low protein-binding Eppendorf tubes | Eppendorf | 22431081 | |
anti-Phosphotyrosine, Agarose, Clone: 4G10 | Millipore Sigma | 16101 | |
27B10.4 antibody | Cytoskeleton | APY03-beads | |
Peptide assay kit | Thermo Scientific | 23275 | Step 7 |
TopTip | PolyLC Inc | TT200TIO.96 | Steps 5 and 9 |
SCX columns (PolySULFOETHYL A) | PolyLC Inc | SPESE1203 | |
3 mL syringe | BD | 309657 | |
Trifluoracetic Acid (TFA) | Fisher Scientific | PI-28904 | |
Acetonitrile (ACN) | Fisher Scientific | A21-1 | |
Lactic acid | Sigma-Aldrich | 69785-250ML | |
Ammonium Hydroxide | Fisher Scientific | A669S-500 | |
Potassium Phosphate Monobasic | Fisher Scientific | BP362-500 | |
Potassium Chloride | Fisher Scientific | BP366-500 | |
Calcium Chloride Dihydrate | Fisher Scientific | BP510-500 | |
Tris Base | Fisher Scientific | BP152-5 | |
Trypsin, TPCK Treated | Worthington Biochemicals | LS003740 | |
Lysyl Endopeptidase | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 125-05061 | |
MonoTip | PolyLC Inc | TT200TIO.96 | Step 10 |
ZipTip | MilliporeSigma | ZTC18S096 | Step 6 |
nanoEase, MZ peptide BEH C18, 130A, 1.7 μm, 75 μm x 20 cm | Waters | 186008794 | Step 11: analytical column |
Acclaim PepMap 100 C18 LC Columns | ThermoFisher Scientific | 164535 | Step 11: trap column |
Ultimate 3000 RLSCnano System | Dionex | ULTIM3000RSLCNANO | Step 11 |
Q Exactive HF | ThermoFisher Scientific | IQLAAEGAAPFALGMBFZ | Step 11 |
MilliQ water | deionized water used to prepare all solutions and bufferes | ||
Sonic Dismembrator | Fisher Scientific | FB-120 | sonicator |
Polytron System PT | Kinematica AG | PT 10-35 GT | homogenizer |
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