Fragment-Based Drug Discovery: Comparing Labeled and Label-Free Screening of β-Amyloid Secretase (BACE-1) Using Fluorescence Spectroscopy and Ultrafast SPE/MS/MS
Aplikace | 2013 | Agilent TechnologiesInstrumentace
Fragment-based drug discovery (FBDD) poskytuje efektivní přístup k identifikaci nových inhibitorů enzymu β-amyloid secretázy (BACE-1), klíčového cíle v terapii Alzheimerovy choroby. Porovnání označených a neoznačených substrátů pomocí fluorescenční spektroskopie a ultrarychlého SPE/MS/MS odhaluje výhody a potenciální úskalí jednotlivých metod při detekci vazby fragmentů.
Studie si kladla za cíl:
Všechny reakce probíhaly v objemu 50 µL při 50 mM NaOAc pH 4,5, 50 mM NaCl, 0,03 % BSA, 0,0025 % Genapol a 20 nM BACE-1.
Substráty a koncentrace:
Detekce:
Optimalizace testů odhalila odlišné kinetické vlastnosti:
Label-free screening pomocí Agilent RapidFire-MS:
Očekávané směry rozvoje:
Kombinace ultrarychlého SPE/MS/MS s metodikami FBDD nabízí robustní a spolehlivý přístup ke screeningu fragmentů na enzym BACE-1. Label-free detekce eliminuje potíže spojené s fluorescenčními značkami a umožňuje identifikovat inhibiční sloučeniny vůči nativnímu substrátu, čímž zvyšuje biologickou relevanci výsledků.
Příprava vzorků, HPLC, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníKlinická analýza
VýrobceAgilent Technologies
Souhrn
Význam tématu
Fragment-based drug discovery (FBDD) poskytuje efektivní přístup k identifikaci nových inhibitorů enzymu β-amyloid secretázy (BACE-1), klíčového cíle v terapii Alzheimerovy choroby. Porovnání označených a neoznačených substrátů pomocí fluorescenční spektroskopie a ultrarychlého SPE/MS/MS odhaluje výhody a potenciální úskalí jednotlivých metod při detekci vazby fragmentů.
Cíle a přehled studie / článku
Studie si kladla za cíl:
- Vyvinout a optimalizovat funkční biochemické testy pro BACE-1 se dvěma typy substrátů (označený a neoznačený).
- Porovnat kinetické parametry, výtěžnost a konzistenci zásahů (hitů) při detekci fluorescenční spektroskopií (FS) a vysokorychlostním hmotnostním spektrometrem Agilent RapidFire MS.
- Vyhodnotit, jak použití označených substrátů ovlivňuje výběr potenciálních inhibitorů.
Použitá metodika a instrumentace
Všechny reakce probíhaly v objemu 50 µL při 50 mM NaOAc pH 4,5, 50 mM NaCl, 0,03 % BSA, 0,0025 % Genapol a 20 nM BACE-1.
Substráty a koncentrace:
- Označený substrát: 10 µM
- Neoznačený substrát: 2 µM
- Testované fragmenty: 1 mM
- Inhibitor IV (plně inhibovaný kontrolní vzorek): 1 µM
- DMSO (negativní kontrola): 2 %
Detekce:
- Fluorescenční spektroskopie (Cary Eclipse): ex 394 nm, em 326 nm, štěrbiny 5 nm, doba sběru 0,1 s, rychlost ~2 s/vzorek.
- RapidFire 360 HT MS System (triple quadrupole, reversed-phase C4 SPE kazeta): Buffer A (voda + 0,1 % kys. formiové, 1,5 mL/min), Buffer B (acetonitril + 0,09 % kys. formiové + 0,01 % TFA, 1,25 mL/min), objem injekce 10 µL, rychlost ~10 s/vzorek.
- MRM přechody: označený substrát 668,0 → 101,8; označený produkt 777,3 → 532,1; neoznačený substrát 590,5 → 216,8; neoznačený produkt 561,3 → 217,0.
Hlavní výsledky a diskuse
Optimalizace testů odhalila odlišné kinetické vlastnosti:
- Neoznačený substrát: Km ≈ 22,4 µM; umožnil konstrukci klasické Michaelisovy-Mentenovy křivky.
- Označený substrát: nízká rozpustnost a afinitní změny znemožnily přesné určení Km.
- Inhibitor IV: IC50 zjištěné MS pro neoznačený substrát 16,2 nM, pro označený substrát FS 24,6 nM a MS 24,5 nM.
- Unlabeled MS (UMS): 211 zásahů
- Labeled MS (LMS): 32 zásahů
- Labeled FS (LFS): 122 zásahů
- Společných pro všechny tři formáty: 8 sloučenin
- Komponenty ovlivňující fluorescenci (autofluorescence) maskující silné inhibitory v FS.
- Sloučeniny aktivní pouze vůči nativnímu (neoznačenému) substrátu – detekce možných farmakologicky relevantnějších inhibičních mechanismů.
- Sloučeniny aktivní pouze vůči označenému substrátu – potenciální falešné odpovědi v případě aditivních interakcí s fluorescenčním označením.
Přínosy a praktické využití metody
Label-free screening pomocí Agilent RapidFire-MS:
- Odstraňuje artefakty spojené s fluorescenčními nebo jinými značkami.
- Umožňuje vysokorychlostní vyhodnocení (cca 10 s/vzorek), srovnatelné s běžnými fluorescenčními čítači.
- Studuje nativní substráty a poskytuje reálnější obraz afinity a inhibitory aktivity.
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry rozvoje:
- Integrace automatizovaných pracovních postupů a microfluidních platforem pro další zrychlení screeningů.
- Využití umělé inteligence a strojového učení k predikci a optimalizaci hitů bez nutnosti značení.
- Rozšíření label-free MS přístupů na další enzymatické a receptorové cíle v rané fázi objevování léčiv.
Závěr
Kombinace ultrarychlého SPE/MS/MS s metodikami FBDD nabízí robustní a spolehlivý přístup ke screeningu fragmentů na enzym BACE-1. Label-free detekce eliminuje potíže spojené s fluorescenčními značkami a umožňuje identifikovat inhibiční sloučeniny vůči nativnímu substrátu, čímž zvyšuje biologickou relevanci výsledků.
Reference
- EMD Biosciences. Beta-Secretase Inhibitor IV. EMD Millipore webová stránka, přístup 21. 8. 2012.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
RapidFire for Automated High-Throughput LC/MS
2023|Agilent Technologies|Příručky
RapidFire for Automated High-Throughput LC/MS Proven. Rapid. Complete. Application Compendium Table of Contents Introduction3 Application Notes Method Development High-Throughput (Sub-2.5 Second) Direct Injection Analysis by Mass Spectrometry 4 Automated Method Development Using the Agilent RapidFire High-Throughput Mass Spectrometry…
Klíčová slova
rapidfire, rapidfirecounts, countsthroughput, throughputsip, sipwere, weremass, massoligo, oligoagilent, agilenttof, tofcartridge, cartridgehigh, highmethod, methoddata, dataoligos, oligosfrom
Ultrafast Histone Deacetylase Selectivity Screening Using the Agilent RapidFire High-Throughput Mass Spectrometry System
2014|Agilent Technologies|Aplikace
Ultrafast Histone Deacetylase Selectivity Screening Using the Agilent RapidFire High-Throughput Mass Spectrometry System Application Note Authors Abstract Lauren E. Frick and William A. LaMarr Selectivity screening of a promising new compound requires testing against a Agilent Technologies, Inc. host of…
Klíčová slova
multiplex, multiplexunit, unitpos, posnormalized, normalizedsubstrate, substrateindividual, individualrapidfire, rapidfireinhibition, inhibitionmultiplexed, multiplexedtubacin, tubacinselectivity, selectivitybottleneck, bottleneckreactions, reactionsthroughput, throughputdeacetylase
High-Throughput Analysis of Epigenetic Targets with Agilent RapidFire/MS Systems: Sirtuin (SIRT) Enzymes
2011|Agilent Technologies|Aplikace
High-Throughput Analysis of Epigenetic Targets with Agilent RapidFire/MS Systems: Sirtuin (SIRT) Enzymes Application Note Author Introduction Peter Rye, Lauren Frick, and William LaMarr Agilent Technologies, Inc. Wakefield, MA USA Histones and other proteins are subject to a variety of posttranslational…
Klíčová slova
rapidfire, rapidfiresirtuins, sirtuinssirt, sirtsirtuin, sirtuinpeptide, peptidesustained, sustaineddirect, directsecondary, secondarystudying, studyingkinetic, kineticmultiple, multiplesubstrate, substratefluorescentlytagged, fluorescentlytaggedproducts, productsdeacetylases
High-Throughput Lead Discovery with Agilent RapidFire/MS Systems: Analysis of UDP-3-O-(R-3-hydroxymyristoyl)-NAcetylglucosamine Deacetylase (LpxC)
2011|Agilent Technologies|Aplikace
High-Throughput Lead Discovery with Agilent RapidFire/MS Systems: Analysis of UDP-3-O-(R-3-hydroxymyristoyl)-NAcetylglucosamine Deacetylase (LpxC) Application Note Authors Introduction William Lamarr, Lauren Frick, and Peter Rye Agilent Technologies, Inc. Wakefield, MA USA The RapidFire High-throughput Mass Spectrometry System provides drug discovery researchers with…
Klíčová slova
lpxc, lpxcrapidfire, rapidfireinhibitors, inhibitorssurrogate, surrogateenzyme, enzymeimperfect, imperfectdiscovery, discoveryassay, assaythroughput, throughputhighthroughput, highthroughputcumbersome, cumbersomeantibacterial, antibacterialsubstrates, substratestraditionally, traditionallysubstrate