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, wereoligo, oligomass, masstof, tofagilent, agilentcartridge, 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, bottleneckthroughput, throughputreactions, reactionsdeacetylase
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
High-throughput Analysis of DNA-Modifying Enzymes by an Agilent RapidFire System
2021|Agilent Technologies|Aplikace
Application Note High-throughput Analysis of DNA-Modifying Enzymes by an Agilent RapidFire System Author Peter Rye Agilent Technologies, Inc. Abstract Enzymes that act on DNA are promising targets for anticancer therapeutics.1 For example, the epigenetic enzyme DNMT1 is inhibited by 5-azacytidine,…
Klíčová slova
dna, dnarapidfire, rapidfirealkb, alkbmethylation, methylationsubstrate, substrateepigenetic, epigeneticrepair, repairetheno, ethenoethenoadenine, ethenoadeninemtase, mtasemethylations, methylationsinhibition, inhibitiontof, tofsubstrates, substratesintermediates