Method Article
This protocol describes how to perform absolute quantification assays of target proteins within complex biological samples using selected reaction monitoring. It was used to accurately quantify proteins of the mouse macrophage chemotaxis signaling pathway. Target peptide selection, assay development, and qualitative and quantitative assays are described in detail.
Absolute quantification of target proteins within complex biological samples is critical to a wide range of research and clinical applications. This protocol provides step-by-step instructions for the development and application of quantitative assays using selected reaction monitoring (SRM) mass spectrometry (MS). First, likely quantotypic target peptides are identified based on numerous criteria. This includes identifying proteotypic peptides, avoiding sites of posttranslational modification, and analyzing the uniqueness of the target peptide to the target protein. Next, crude external peptide standards are synthesized and used to develop SRM assays, and the resulting assays are used to perform qualitative analyses of the biological samples. Finally, purified, quantified, heavy isotope labeled internal peptide standards are prepared and used to perform isotope dilution series SRM assays. Analysis of all of the resulting MS data is presented. This protocol was used to accurately assay the absolute abundance of proteins of the chemotaxis signaling pathway within RAW 264.7 cells (a mouse monocyte/macrophage cell line). The quantification of Gi2 (a heterotrimeric G-protein α-subunit) is described in detail.
Протеомные эксперименты, использующие масс-спектрометрии (MS) может быть предназначен для использования либо нецелевой (дробовик) или целевых методов. Discovery протеомика в целом опирается на снизу вверх дробовика MS, либо с помощью традиционного способа сбора данных, зависящих от или с помощью одной из недавно разработанных методик обработки данных независимые (например, MS E, валка) 1,2. Ружье протеомики является мощным инструментом для высокой пропускной идентификации пептидов и относительной количественной, но это, как правило, непригодны для абсолютного количественного или с прицелом на небольшие, определенные наборы (~ десятков) белков. Метод МС наиболее часто используется для целевых протеомики выбран реакцию мониторинга (SRM) из-за его высокой чувствительности, скорости и динамическим диапазоном 3-5. Альтернативы SRM включать мониторинг параллельной реакции, которая использует преимущества высокого разрешения, полный MS сканирования 6.
SRM обычно выполняется с использованием нано-REVER потокаSED-фазовой жидкостной хроматографии высокой производительности (нано-RP-LC) инструмента соединен с нано-ионизация электрораспылением (ESI-нано) источник ионов прикреплена к Тройной квадрупольный масс-спектрометр (QQQ-MS). В типичном эксперименте, образцы белки протеолитически перевариваются, и полученные пептиды хроматографически разделены, десорбируют и ионизируется. Полученные ионы-предшественники м / г фильтруется первым квадрупольного (Q1) и фрагментарные во второй квадрупольного (q2) при столкновении их с столкновения газа. Полученные ионы фрагмента м / г фильтруют в третьем квадрупольного (Q3) и количественно с помощью динода. Каждая пара предшественника и ионный фрагмент называется переходом, и каждый переход контролируется в течение определенного периода времени (выдержка времени; обычно 2-50 мс). Во LC-SRM, циклы Qqq-MS через предопределенного списка переходов (рабочий цикл, как правило, ≤3 сек), и хроматограмма каждого перехода производится.
Альтернативная STRATEGх годов для белка количественного обычно используют иммунологические, такие как точечные пятна, пятна, западным ИФА антител микрочипов, обратных белковых чипов фазе микрофлюидных иммунологических, цифровые ИФА и микросфер на основе иммунологических 7. Лучшие иммунологические может быть значительно более чувствительны, чем LC-SRM, и пропускная способность образца иммунологических может быть значительно выше, чем у LC-SRM 5. Тем не менее, развивающиеся иммунологические могут быть дорогими и / или времени, и в результате анализы могут быть уязвимы для кросс-реактивности и / или вмешательства, несовместимы с Cell / тканевой лизис / методов гомогенизации и / или не поддаются мультиплексирование 5,8. Некоторые из этих вопросов могут быть решены путем сочетания антитело и МС-основанные методы. Например, целевые белки могут быть обогащены с помощью иммунопреципитации до протеолиза и LC-SRM 9-12. Кроме того, этот метод использует SISCAPA иммунопреципитации последующее к протеолизу в пептидной Leveл 13,14. В дополнение к immunoenrichment стратегии, immunodepletion высоких белков численности могут быть использованы для повышения чувствительности LC-SRM посредством уменьшения перекрестных помех по coeluting аналитов 15,16.
МС на основе количественное белок может быть разделен на относительное и абсолютное количественное, а также в этикетки свободной и стабильной изотопной метки (например, метаболический маркировки, химической маркировки, и тяжелая-меченого белка и пептида внутренних стандартов). Методы маркировки свободной может быть полезным для относительного количественного белка, но не подходят для точного количественного абсолютной. Для сравнения, методы маркировки уменьшили ошибку, связанную с пробоподготовки и MS дисперсии, и часто используется для определения количества белка по отношению 17. Например, стабильный изотоп помечены протеома (SILAP) стандарты получены с использованием культивируемых клеток линии человеческой включить относительную количественную оценку потенциальных биомаркеров с помощью LC-SRM человеческой сыворотки 18, Точная количественная абсолютное белок РС требует, чтобы очищенная, количественно, изотопно-меченых белков или пептидов внутренние стандарты будут шипами-в биологических образцах до MS. Включение тяжелого изотопа меченых внутренних стандартов в LC-SRM позволяет процесса абсолютное количественное, что, как было показано, чтобы быть хорошо воспроизводимым и передаваться между лабораториями 16,19.
Стабильный изотоп меченые внутренние стандарты для абсолютного количественного белкового MS включают пептидные стандарты подготовлены в твердой фазе синтеза белков, 20, состоящие из сцепленных протеазы расщепл стандартов 21 пептидных и полнометражные стандартов 22 белка с помощью. Целевая модификация белка ковалентной и неполным пробоподготовки (т.е., неполная образец лизис и гомогенизации, и неполное растворение белков, денатурация, алкилирования, и протеолиз), может подорвать точную количественную. Внутренний рrotein стандарты мере могут быть затронуты большинство этих потенциальных проблем, но они, как правило, наиболее трудно получить. В качестве альтернативы можно анализировать каждый целевой белок с использованием нескольких внутренних стандартов пептидные которые предназначены, чтобы включать в себя амино- и карбоксильные-терминал родные фланкирующие остатки. Независимо от типа используемого внутреннего стандарта, следует шипами-в биологических образцах в качестве ранней точки при подготовке пробы, как это возможно. Кроме того, методы подготовки образцов несколько (например, различные условия денатурации) должны быть проверены. Использование нескольких ортогональных экспериментальных методов (экспериментальный кросс-валидации) является жизнеспособной стратегией для преодоления большинства потенциальных количественного проблемы 23-25.
LC-SRM количественное белков является очень гибким метод, который был использован в широком спектре приложений. Следует отметить, что он был использован для изучения пептидных и белковых биомаркеров вклинические образцы, такие как сыворотки, основных биопсии, и тонкой иглой аспирации 5. LC-SRM также используется для измерения стехиометрии белковых комплексов 5,26, для обнаружения нейротоксинов ботулина 27, количественно динамику фосфорилирования белков в сигнальных путей 5 и количественной оценки изменений в конформации белка 28.
Наша лаборатория использует LC-SRM для количественной оценки сигнальных белков, которые обеспечивают макрофагов хемотаксиса, чтобы поддержать развитие хемотаксис пути моделирования. Общая схема протокола (Рисунок 1) начинается с рейтинга предварительные целевые пептиды. Впоследствии, нефть внешние стандарты пептидные синтезированы и использованы для разработки LC-SRM анализов для качественных анализов биологических образцов. Если биологический образец, полученный целевой пептид обнаружено, очищенные тяжелые меченных внутренних стандартов пептидные готовят для количественного LC-SRM. Этот протокол может быть использован для ACcurately количественно белков из широкого спектра биологических образцов, а также поддерживать исследования в самых разнообразных белковых мишеней.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот метод был описан ранее 56.
1. Пептид Выбор цели
2. Подготовка пептида стандартов
ПРИМЕЧАНИЕ: В этом разделе протокола описывает подготовку набора двадцати лиофилизированных стандартов пептид (каждый из которых 1 нмоль в количестве) для последующих анализов. При другом количестве пептидов, или для различных пептидных количествах, то нужно будет соответствующим образом скорректированы.
3. ЖК-SRM Анализ развития
4. LC-SRM Анализы биологических образцов
5. Анализ LC-SRM данных
ПРИМЕЧАНИЕ: Пептид идентификация и количественное определение может быть весьма упрощены и частично автоматизированы с помощью программного обеспечения, таких, как Skyline, но он по-прежнему настоятельно рекомендуется, чтобы все аннотации данных вручную рассмотрены. Кроме того, лучше всего, чтобы исключить информацию об уровне белка при ручном Аннования данных LC-SRM для предотвращения смещения.
Развитие интеллектуального вычислительных моделей сигнальных путей трансдукции является одним из основных целей системной биологии 53. К сожалению, даже для путей, которые были изучены и имеют высокую клиническую значимость сигнализации, он по-прежнему в целом не возможно количественно предсказать тропинка поведение в ответ на возмущения (например, это верно для МАРК / ERK пути 54). Недавно расследование занятых целевых протеомики, транскриптомика и численное моделирование и моделирование для изучения мыши макрофагов хемотаксиса путь 56 сигнализации. В центре внимания исследования было сфингозина-1-фосфат, опосредованные хемотаксис RAW 264.7 клеток (линии мыши моноцитов / макрофагов клетки). Для облегчения тропинка моделирование, LC-SRM анализы были разработаны и выполнены для измерения абсолютного изобилия хемотаксис пути белков внутри RAW 264.7 клеток. Полученные значения численности были использованиеd в качестве параметров модели пути.
Общая схема эксперимента (рис 1) начал со списком целевых белков, которые включали G I2, а гетеротримерных G-белка α-субъединицы. Успех общей протокола в значительной степени зависит от выбора пептидных мишеней, которые proteotypic и quantotypic, таких как YDEAASYIQSK. Смеси внешних стандартов пептидных были подготовлены и проанализированы с помощью дробовика LC-QQQ-МС (/ МС). Полученную массу спектр YDEAASYIQSK тандем, состоящий из нескольких осколочных ионов, и это был низкий фон (рисунок 2). Спектры были использованы для составления LC-SRM целевые списки, содержащие десятку наиболее интенсивные ионы фрагментов за иона предшественника.
Смесь 409 внешних стандартов пептид ("JPT409») анализировали в трех повторностях качественными LC-SRM (данные не показаны). Этот образец включал три G i2 пептиды, и идентификация всех трех былсудить быть уверенным. Впоследствии RAW 264.7 пробы (биологических повторяет "raw1" и "raw2") и образец JPT409 были друг проанализированы в двух экземплярах (два технических повторяет LC-SRM) с помощью качественного LC-SRM (эти шесть LC-SRM анализ проводили, как же, как возможное). YDEAASYIQSK пептид уверенно определены во всех шести анализов (3А - С). Модели интенсивности переходных YDEAASYIQSK согласуются по шесть LC-SRM анализы, и они были примерно похож на ружье LC-MS (/ MS), рисунок ("Библиотеки" повторить в рисунке 3C).
Модель интенсивностей переходов в одиночку не всегда достаточно для уверенной идентификации пептида. Пептид гидрофобность и измеряется LC время удерживания должно быть последовательным. Кроме того, внешние стандарты пептидные и соответствующие биологические пептиды образец должен иметь примерноравные времена удерживания. Гидрофобность (оценивается с использованием версии 3.0 SSRCalc 100 алгоритма A 55) и наблюдали время удерживания YDEAASYIQSK были найдены в соответствие (4А). Кроме того, время удерживания YDEAASYIQSK измеряли с использованием как RAW 264.7 анализы и анализы внешних стандартов пептидных и все значения времени удерживания приблизительно равны (4В).
Большинство качественного LC-SRM анализа биологических образцов были успешными, так что соответствующие тяжелых помечены, очищенный, количественно внутренние стандарты пептидные были подготовлены и шипами-в RAW 264.7 клеточных лизатов. Серия изотопного разбавления LC-SRM был использован для анализа образцов, состоящих из одних стандартов внутреннего пептидных (образец "R0"), внутренние и внешние стандарты пептидные (образец "R1"), и шесть RAW 264.7 биологических повторяет (образцы "R2" - "R7"). Два differeNT белка денатурирующим были использованы для проверки каких-либо возможных проблем белок растворение, денатурации, алкилирования, и / или с пищеварением, которые могут подорвать точную количественную целевого белка (образцы R2-R4 используется мочевину, и образцы R5-R7 используется RapiGest SF). Легкие и тяжелые формы YDEAASYIQSK содержатся шаблоны интенсивности почти идентичны перехода и элюирования профилей (рис 5А - C). LC-SRM подведены отношения площади пика были использованы в качестве меры относительного изобилия пептида, и отношения YDEAASYIQSK были использованы для расчета G значения I2 изобилие в единицах экземпляров в RAW 264.7 клетки. Параллельно, второй G i2 внутренний стандарт пептид (IAQSDYIPTQQDVLR) был использован для выполнения количественных G i2 SRM LC-анализов тех же образцов RAW 264.7, и два анализы производятся высоко аналогичные измерения G i2 изобилие во всех биологических повторностях (Рисунок 5D). Соглашение из двух G i2 анализы убедительные доказательства, что оба пептида являются quantotypic, и что все количественные G i2 SRM LC-анализов были точны и точным.
В целом, 35 белки количественно с использованием 58 внутренних стандартов пептид (таблица 1). Следует отметить, что LC-SRM анализы внутреннего стандарта белка (люциферазы светляков; Шаг 4,11) были точными и точными. Полный набор данных на горизонт от этого расследования можно найти на интернет-базе данных LC-SRM Панорама (в папке Manes_RAW_Chemotaxis в https://panoramaweb.org/labkey/project/NIH_NitaLazar/begin.view).
Рисунок 1:. Обзор протокола Три предварительных целевых пептидов для G i2 (гетеротримерный G-белок α-субъединица) были выбраны для внешнего пептида стандартного синтеза. Они были аназед от дробовика ЖХ-МС (/ МС) разработать три G i2 LC-SRM анализов, и эти анализы были использованы для выполнения качественный анализ биологических образцов. Все три G I2 целевые пептиды были идентифицированы, и два были выбраны для внутреннего пептида стандартного препарата. Трипсин-расщепляться "JPT-теги", были использованы для количественной оценки внутренних стандартов пептидные используя УФ-спектрофотометрии. Внутренние стандарты пептидные были использованы для выполнения количественных G i2 SRM LC-анализы RAW 264.7 образцов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2:. Ружье ЖХ-МС (/ МС) изображен масс-спектр возникла из анализа одного из G i2 внешних стандартов пептид (YDEAASYIQSK). Для этого предшественникаион, в первую десятку наиболее интенсивные переходы были отобраны для LC-SRM (исключая ион а1 1+ фрагмент из-за его малой длины). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3:. Качественный LC-SRM из G i2 YDEAASYIQSK хроматограмму с JPT409 анализа содержал очень низкие фон и пептид с уверенностью определены (A). Соответствующие RAW 264.7 анализы привело к более фонового сигнала, но идентификация пептид был еще однозначным (В). Относительные интенсивности переходных моделей согласуются по всем шести LC-SRM анализируются (два технических повторов трех независимых выборок), и они были примерно СимиLAR в соответствующий дробовика LC-MS / MS () шаблон ("Библиотека") репликатов (C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: Пептид предсказания времени удерживания и вариации по трасс линейной регрессии рассчитывали, используя оценочную гидрофобность и измеряется качественный LC-SRM временем элюции всех целевых пептидов, и предсказанные и измеренные времена элюирования YDEAASYIQSK согласуются (А). , Кроме того, последовательность наблюдаемого времени элюирования каждого пептида через LC-SRM анализа было определено. Времена элюирования YDEAASYIQSK охватывали диапазон ~ 40 сек, что согласуется с точностью прибора LC-SRM, который был использован (значенияявляются вершиной пика Время +/- полная ширина на половине максимальной, а также полная ширина у основания пика) (B). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5:. Количественный LC-SRM из G i2 Переходные хроматограммы биологического образца пептида (А) и стандарта внутреннего пептида (B) были последовательные относительные интенсивности переходов, и были подведены (С) (изображены является анализ "R2" для YDEAASYIQSK с использованием 10 фмоль стандарт внутренняя пептид). Легкой и тяжелой профили элюции последовательно (С), а отношение площади под этими кривыми был использован в качестве меры по осветиHT / тяжелая пептид изобилие. Второй G i2 внутренний пептид стандарт (IAQSDYIPTQQDVLR) был использован для количественного LC-SRM параллельно, и полученные значения численности G i2 согласуются по обе шести биологических повторяет и двух целевых пептидов (в целом, п = 12 и CV = 8,38 %) (D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
UniProt Присоединение | Белка-мишени | Целевая пептида | Изобилие (фмоль / мкг) | Изобилие (копий / клеток, нормализуется) | РЕЗЮМЕ |
P08659 | Люциферазы | (УФ при 280 нм) | 23,824 | н / | н / |
P08659 | Люциферазы | VVDLDTGK | 24,103 | н / | 7% |
P08659 | Люциферазы | VVPFFEAK | 24,717 | н / | 4% |
P60710 | Актина, цитоплазматическая 1 | IWHHTFYNELR | 760,448 | 61762598 | 3% |
P16858 | GAPDH | LISWYDNEYGYSNR | 357,803 | 28906524 | 14% |
P06151 | Лактатдегидрогеназа | LLIVSNPVDILTYVAWK | 129,623 | 10633145 | 30% |
P99024 | Тубулин β 5 | ALTVPELTQQVFDAK | 78,765 | 6398971 | 3% |
P20152 | Виментин | SLYSSSPGGAYVTR | 121,100 | 9807488 | 10% |
P60766 | Cdc42 | DDPSTIEK | 86,647 | 6957317 | 27% |
P60766 | Cdc42 | QKPITPETAEK | 26,475 | 2153669 | 6% |
Q8C3J5 | DOCK2 | ETLYETIIGYFDK | 1.459 | 118539 | 15% |
Q8C3J5 | DOCK2 | ISSSPTHSLYVFVR | 1.795 | 143440 | 33% |
Q8BPU7 | ELMO1 | ALTTKPSSLDQFK | 2.302 | 186754 | 7% |
Q8BPU7 | ELMO1 | SAIDISILQR | 1.244 | 99728 | 25% |
Q8BGM0 | ФРГ | GAYSLSIR | 1.099 | 89473 | 17% |
Q8BGM0 | ФРГ | WTAPEAALFGR | 0,319 | 24766 | 6% |
P27601 | Gα 13 | GIHEYDFEIK | 0.843 | 68467 | 15% |
P27601 | Gα 13 | VFLQYLPAIR | 1.295 | 106176 | 23% |
P08752 | Gα (я) 2 | IAQSDYIPTQQDVLR | 10.900 | 885701 | 2% |
P08752 | Gα (я) 2 | YDEAASYIQSK | 9.774 | 790616 | 9% |
Q9DC51 | Gα (к) | EYQLNDSASYYLNDLDR | 6,574 | 537862 | 15% |
Q9DC51 | Gα (к) | ISQTNYIPTQQDVLR | 3,504 | 285784 | 10% |
P62874 | £ В 1 | AGVLAGHDNR | 17,078 | 1385578 | 4% |
Q9CXP8 | Gγ 10 | DALLLGVPAGSNPFR | 2.167 | 179178 | 36% |
P63213 | Gγ 2 | EDPLLTPVPASENPFR | 3.284 | 266360 | 8% |
Q80SZ7 | Gγ 5 | VSQAAADLK | 6,087 | 493512 | 6% |
P08103 | HCK | GPVYVPDPTSSSK | 1.143 | 93044 | 12% |
P08103 | HCK | IIEDNEYTAR | 0.944 | 77147 | 19% |
P43406 | Интегрин α V | AGTQLLAGLR | 0,276 | 22264 | 32% |
P43406 | Интегрин α V | SHQWFGASVR | 0.443 | 34235 | 5% |
P25911 | LYN | VIEDNEYTAR | 1.461 | 119377 | 13% |
Q5SW28 | PI3K нормативно 5 | AGFPGILDTASPGK | 0,301 | 24331 | 11% |
Q8K3B3 | PI3K нормативно α | LYEEYTR | 0.472 | 38592 | 16% |
Q8K3B3 | PI3K нормативно α | TWNVGSSNR | 0,524 | 42697 | 12% |
Q8K3B3 | PI3K нормативно α | VLSEIFSPVLFR | 0.440 | 35902 | 20% |
Q5U3K7 | PI3K нормативно β | DTPDGTFLVR | 0,188 | 15262 | 30% |
Q5U3K7 | PI3K нормативно β | IAEIHESR | 0.282 | 22561 | 13% |
Q0VGQ5 | PI3K α | LINLTDILK | 0,102 | 8494 | 38% |
Q8CI98 | PI3K δ | HEVQEHFPEALAR | 0,178 | 14566 | 22% |
Q8CI98 | PI3K δ | ITEEEQLQLR | 0,481 | 38709 | 24% |
Q9ES52 | PIP3 5-фосфатазы 1 | IVVLAKPEHENR | 0,486 | 39194 | 19% |
Q9ES52 | PIP3 5-фосфатазы 1 | LSQLTSLLSSIEDK | 2.056 | 167123 | 7% |
Q69ZK0 | PIP3 зависит от Rac ГЭФ 1 | DSVLSYTSVR | 0,647 | 52712 | 32% |
Q69ZK0 | PIP3 зависит от Rac ГЭФ 1 | NQLLLALLK | 0,354 | 27425 | 5% |
Q9CQE5 | РГС 10 | ASSQVNVEGQSR | 2.460 | 199782 | 4% |
Q9CQE5 | РГС 10 | WASSLENLLEDPEGVQR | 20,647 | 206005 | 11% |
Q9CX84 | РГС 19 | AEANQHVVDEK | 0,495 | 39753 | 21% |
Q9CX84 | РГС 19 | LIYEDYVSILSPK | 0.846 | 68481 | 22% |
B9EKC3 | Ро GAP 5 | DGLAQELANEIR | 0,448 | 34653 | 10% |
Q99PT1 | Ро GDI 1 | SIQEIQELDK | 3.156 | 267063 | 16% |
Q99PT1 | Ро GDI 1 | VAVSADPNVPNVIVTR | 37,077 | 3006168 | 5% |
Q61599 | Ро GDI 2 | LNYKPPPQK | 37,975 | 3086596 | 3% |
Q61599 | Ро GDI 2 | YVQHTYR | 21,436 | 1711908 | 47% |
Q61210 | Ро ГЭФ 1 | FDGAEGSWFQK | 2.149 | 176139 | 47% |
Q61210 | Ро ГЭФ 1 | SGLELEPEEPPGWR | 2.911 | 236483 | 8% |
Q9QUI0 | RhoA | QVELALWDTAGQEDYDR | 43.500 | 3532438 | 8% |
P70336 | ROCK2 | GAFGEVQLVR | 0,527 | 42,800 | 23% |
P70336 | ROCK2 | IYESIEEAK | 1.011 | 83794 | 33% |
P70336 | ROCK2 | LEGWLSLPVR | 0,573 | 48259 | 22% |
Q8R0X7 | С1Ф лиазы 1 | AGYPLEKPFDFR | 1.787 | 147043 | 27% |
Q8R0X7 | С1Ф лиазы 1 | TPEIVAPESAHAAFDK | 3.562 | 291791 | 18% |
Таблица 1: Количественные LC-SRM сырьевых 264,7 клеточные белки Тридцать пять RAW 264.7 клеток белки количественно, используя пятьдесят восемь внутренних стандартов пептидные и шесть биологических повторяет.. Пять из белков-мишеней были Уборка белки (актин, GAPDH, лактатдегидрогеназы, тубулина и виментин), и количественно, с тем чтобы нормализации через биологические образцы (Шаг 1.1). Кроме того, внутренний стандарт белка шипами-во лизата каждой клетки и количественно методом ЖХ-SRM (4,765 пмоль люциферазы светлячка в 200 мкг образца; 98% чистоты по данным SDS-PAGE; количественно спектрофотометрически при 280 нм; Шаг 4.11). Значения CV были рассчитаны по шести биологических повторяет использованием глобально нормированные значения численности (для люциферазы кроме; Шаг 5.15).
Абсолютная количественное белок имеет важное значение для очень широкого круга биомедицинских применений, таких как проверка биомаркеров и моделирования затрагивающего пути передачи сигнала. Недавно целевые протеомика, использующие LC-SRM пользовался улучшений многочисленных технологий, включая пептида стандартного препарата, ВЭЖХ, QQQ-МС и анализа данных LC-SRM. Следовательно, она стала мощной альтернативой иммунологических. Иммунологические может быть чрезвычайно чувствительны и высокой пропускной, но развитие прочной иммуноанализа может быть чрезвычайно сложной задачей, поскольку иммунологические может быть подвержены перекрестной реактивности и / или помех, несовместимые с клетки / ткани методами лизиса / гомогенизации, и / или не поддаются мультиплексированию 5,8. Например, наиболее полный тест для кросс-реактивности для выполнения иммуноферментного анализа с использованием образцов, которые возникли из генных нокаутов, которые могут быть сложным, чтобы подготовиться.
Этот протокол описывает целевую PeptВыбор язь, развитие LC-SRM анализ, качественный и количественный LC-SRM, и анализ данных LC-SRM. Он был использован для измерения абсолютного изобилия 36 хемотаксиса пути белков в RAW 264.7 клеток 56, но его применимость простирается далеко за пределы этого конкретного применения. Хотя он был разработан, чтобы количественно белков в клеточных гранул, он может быть отрегулирован для анализа других биологических образцов (например, biofluids) и других целей SRM (например, фосфопептиды). Например, изменение протокола гомогенизации и / или белок пищеварение может значительно улучшить растворимость, денатурации, алкилирования, пищеварение, и количественно особо сложных белков-мишеней (например, мембранные белки), или, возможно, позволит анализ особо сложных образцов (например, образцы содержащий <100 мкг масса белка).
Первоначальный отбор целевых пептидов является критическим, но может занять много времени. Для hundreDS целевых белков, специальная оценка может быть использована для каждого критерия, а предварительные целевые пептиды могут быть ранжированы по сумме баллов, как это было сделано ранее 56. Кроме того, этот анализ может быть автоматизирован с помощью PeptidePicker, веб-интерфейс, который значительно упрощает выбор 30 целевой пептид (http://mrmpeptidepicker.proteincentre.com/).
После целевые пептиды были отобраны и LC-SRM анализы были разработаны, важно, что качественные LC-SRM анализы биологических образцов быть выполнена, поскольку даже очень proteotypic и quantotypic пептид не будет обнаружено, если белок экспрессируется в Уровни ниже порога чувствительности прибора, или если фон помех особенно проблематичным. Второй аспект разделения (например, сильной катионообменной ВЭЖХ, высокого рН обращенно-фазовой ВЭЖХ и гель-электрофорез) может увеличить глубину Протеомические, но потребуетзначительно больше времени инструмент и анализа данных. Кроме того, стратегия обогащения (например, пептидные и белка на уровне immunoenrichment и сотовый фракционирования) может улучшить Протеомические глубину и immunodepletion высоко обильных белков можно использовать для уменьшения помех от coeluting аналитов.
LC-SRM из ~ десятки образцов для ~ ~ сотни или тысячи переходов, как правило, требуется обширное время инструмент. Хотя она не была использована в данном исследовании, планировании LC-SRM (измерение переходы во заранее определенные временные окна элюирования) позволяет анализ более переходов в перспективе. Кроме того, планирование уменьшает скважность SRM в течение относительно свободных периодов LC градиента, и это может привести к улучшению идентификации и количественного пептида. Тем не менее, планирование требует, чтобы пептид Время элюции с уверенностью определено из качественного анализа LC-SRM. Тонкие изменения к подготовке проб, инструмент ЖХ-МС,или метод ЖХ-МС может вызвать планирование обрезать или даже полностью пропустить целевых пептидов. Например, биологические профили элюции образца YDEAASYIQSK были слегка смещены относительно тех внешнего стандарта пептида (4В), возможно из-за матричных эффектов.
В целом, протокол шаг за шагом представлена для разработки и применения LC-SRM для абсолютного количественного белка. Абсолютное определение количества белков по LC-SRM уже было продемонстрировано, что воспроизводимая между лабораториями 16,19. Протеомики технологии, включая подготовку образца (например, автоматизация), жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии и анализа данных, быстро улучшается, и позволяет LC-SRM стать практичным для масштабного исследования и клинического применения. Точность, чувствительность, точность, воспроизводимость и высокая пропускная способность количественного LC-SRM позволяет мощный инструмент для проведения фундаментальных исследований и биомедицины.
The authors have nothing to disclose.
This research was supported by the Intramural Research Program of the NIH, National Institute of Allergy and Infectious Diseases.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetonitrile (ACN), LC-MS grade | Fisher | A955-1 | |
BCA (bicinchoninic acid) protein assay kit | Fisher | 23235 | |
Beads for bead beating, zirconia-silica, 0.1 mm | BioSpec Products | 11079101z | |
Bestatin hydrochloride | Sigma | B8385-10MG | |
Cell culture DMEM (with glucose, without L-glutamine) | Lonza | 12-614F | |
Cell culture EDTA, 500 mM, pH8 | Gibco | 15575 | |
Cell culture fetal bovine serum (FBS) | Atlanta Biologicals | S11550 | |
Cell culture L-glutamine | Sigma | G8540-25G | |
Cell culture phosphate buffered saline (PBS) pH 7.4 | Gibco | 10010-049 | |
Cell culture Trypan Blue viability stain, 0.4% w/v | Lonza | 17-942E | |
Cellometer Auto T4 cell counter | Nexcelom Bioscience | Cellometer Auto T4 | |
Cellometer Auto T4 disposable counting chambers | Nexcelom Bioscience | CHT4-SD100-014 | |
Dithiothreitol (DTT) | Sigma | D5545-5G | |
Formic acid, LC-MS grade, ampules | Fisher | A117-10X1AMP | |
Hemocytometer, Neubauer-improved, 0.1 mm deep | Marienfeld-Superior | 0640030 | |
HEPES, 1 M, pH 7.2 | Mediatech | 25-060-CI | |
Hydrochloric acid, 37% w/w | VWR | BDH3028-2.5LG | |
Iodoacetamide | Sigma | I1149-5G | |
Laser Based Micropipette Puller | Sutter Instrument Co. | P-2000 | |
LC coated silica capillary, 50 µm id | Polymicro Technologies | 1068150017 | |
LC vial, autosampler, 12 mm x 32 mm polypropylene | SUN SRI | 200-268 | |
LC vial screw cap, autosampler, pre-slit PTFE/silicone | SUN SRI | 500-061 | |
Luciferase, from Photinus pyralis | Sigma | L9506-1MG | |
Pepstatin A | EMD Millipore | 516481-25MG | |
pH strips colorpHast (pH 0.0-6.0) | EMD Chemicals | 9586-1 | |
PhosStop phosphatase inhibitor cocktail | Roche | 04906837001 | |
RapiGest SF | Waters | 186001861 | |
Sep-Pak SPE, C18 1 ml 100 mg cartridge | Waters | WAT023590 | |
Sep-Pak SPE, extraction manifold, 20 position | Waters | WAT200609 | |
Sep-Pak SPE, flat-surfaced rubber bulb | Fisher | 03-448-25 | |
Sodium hydroxide (NaOH) | Fisher | S318-500 | |
SpeedVac vacuum concentrator | Fisher | SPD111V | |
Trifluoroacetic acid (TFA), LC-MS grade | Fisher | A116-50 | |
Trypsin, sequencing grade, modified | Promega | V5113 | |
Tube decapper for Micronic tubes | USA Scientific | 1765-4000 | |
Tubes, 2 ml microcentrifuge, o-ring screw-cap, sterile | Sarstedt | 72.694.006 | |
Urea | Sigma | U0631-500g | |
Water, LC-MS grade | Fisher | W6-1 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены