ACQUITY UPLC M-Class System with HDX Technology

Význam tématu

Studium vyšší struktury proteinů je klíčové pro vývoj nových biotechnologických léčiv, porozumění mechanismům protein-ligand interakcí a hodnocení stability proteinových produktů. Technologie hydrogen-deuterium exchange (HDX) v kombinaci s vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrií (MS) umožňuje detailní analýzu změn konformace a dynamiky proteinů pod fyziologickými podmínkami.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem představeného řešení je nabídnout integrovaný systém pro HDX-MS s vysokou reprodukovatelností, rychlou chromatografickou separací při 0 °C a intuitivními nástroji pro automatizovanou datovou analýzu. Článek popisuje vývoj systému ACQUITY UPLC M-Class s HDX Managerem, jeho fluidickou architekturu, automatizační modul LEAP HDX-2 a dynamický software DynamX pro zpracování HDX dat.

Použitá metodika a instrumentace

Systém obsahuje:

• ACQUITY UPLC M-Class System s HDX Managerem udržovaným při 0 °C
• Enzymate™ BEH Pepsin Column pro on-line trávení proteinů s řízeným tlakem pomocí BPR
• Auxiliary Solvent Manager (ASM) a mikro Binary Solvent Manager (µBSM) pro plnicí a separační gradienty
• LEAP HDX-2 Automation Manager s aplikací Chronos pro plánování štěpení, štěpení D2O, neutralizaci a injekci
• Waters SYNAPT a Xevo vysokorozlišovací MS s Triwave® IMS pro ortogonální separaci
• DynamX™ HDX Data Analysis Software, MassLynx®, ProteinLynx Global SERVER™ pro zpracování a vizualizaci výsledků

Hlavní výsledky a diskuse

Systém umožňuje rychlé a opakovatelné štěpení proteinů na peptidech do 30 s, zachování deuterového označení při 0 °C a chromatografickou separaci s částicemi pod 2 µm pro vysokou špičkovou kapacitu. Integrace IMS zkracuje doby běhu při zachování rozlišovací schopnosti. Díky softwaru DynamX lze zpracovat HDX-MS data za minuty místo dnů a interaktivně ověřovat a korigovat výsledné křivky nasáknutí deuteria.

Přínosy a praktické využití metody

Mezi hlavní aplikace patří:

• Vývoj biopharma léčiv: porovnání dávek a výrobních šarží
• Stability studie a skládání proteinů
• Mapování epitopů a studium protein-ligand interakcí
• Optimalizace kandidátů v preklinickém vývoji

Budoucí trendy a možnosti využití

Dále se očekává rozšíření automatizace a paralelizace HDX protokolů, prohloubení využití IMS pro složité proteinové komplexy a integrace umělé inteligence pro predikci strukturálních změn. Vývoj cílených softwarových modulů podpoří analýzu megaDaltonových komplexů a zrychlí interpretaci HDX dat.

Závěr

ACQUITY UPLC M-Class System s HDX Technology představuje komplexní a vysoce reprodukovatelnou platformu pro studium proteinové konformace. Kombinace rychlého on-line štěpení, vysokorozlišovací chromatografie, IMS a pokročilé datové analýzy přináší robustní workflow zkracující dobu analýzy a zvyšující důvěru ve výsledky.

Reference

• Hvidt R., Linderstrøm-Lang K. (1954) Biochim. Biophys. Acta 14, 574
• Jacob R. E., Engen J. R. (2012) Hydrogen Exchange Mass Spectrometry: Are We Out of the Quicksand? J. Am. Soc. Mass. Spectrom. 23:1003–1010
• Wu Y., Engen J. R., Hobbins W. B. (2006) Ultra performance liquid chromatography (UPLC) further improves hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 17:163–167