NEW FEATURES IN BIOINFORMATICS SOFTWARE FOR AUTOMATED PROCESSING OF HDX MS DATA

Význam tématu

HDX-MS představuje klíčovou techniku pro studium konformačních změn proteinů. Automatizované zpracování dat umožňuje rychlé a spolehlivé hodnocení proteinové stability, interakcí a dynamiky. Kombinace bioinformatického softwaru s masovou spektrometrií zvyšuje přesnost interpretace výsledků a usnadňuje srovnání různých stavů vzorku.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat nové funkce softwaru DynamX 3.0 na příkladu studie stability lidské protilátky IgG2. Autoři porovnali nativní a denaturované podmínky pomocí HDX-MS, vybaveného iontovou mobilitou a ETD, a ilustrovali pokročilé vizualizace pro rychlou analýzu dat.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků: IgG2 (Denosumab) 1 mg/ml v pufru pH 6,8 s 1 M guanidinem HCl, inkubace při 25 °C, poté označení v D2O při různých časech (0–120 min) a zastavení reakce na 0 °C, pH 2,5.
• Mass spectrometrie: HDX-MS ve spojení s iontovou mobilitou a ETD fragmentací pro lokalizaci změn úrovní deuteriace.
• Software: DynamX 3.0 pro automatizované zpracování, PyMOL pro mapování HDX dat na 3D strukturu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Intaktní analýza: vzájemné srovnání deuterium uptake křivek pro nativní a denaturovaný stav IgG2 ukázalo významné rozdíly ve strukturní stabilitě.
• Analýza peptidů: >95 % sekvenční pokrytí pro těžký a lehký řetězec, identifikace 145 a 68 peptidů respektive.
• Heat mapy a rozdílové grafy: vizualizace regionů s největší změnou solvace, zejména ve FR, CH1, CH2 a CL doméně, s nejvyšší stabilitou v oblasti CH3.
• Coverage mapy: pokročilé zobrazovací možnosti zdůrazňují citlivé oblasti na denaturaci a usnadňují rychlé srovnání mezi vzorky.

Přínosy a praktické využití metody

• Úspora času díky plně automatizovanému workflow od zpracování dat k interpretaci.
• Možnost detailního mapování konformačních změn na úrovni peptidů a proteinů.
• Podpora vývoje a kontroly kvality biotechnologických léčiv, analýza stabilizace proteinů.
• Jednoduchý export výsledků do vizualizačních nástrojů pro další strukturální modelování.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení pro automatickou klasifikaci a predikci interakcí a strukturálních změn.
• Rozšíření platformy pro vyšší proteiny a komplexní biologické vzorky.
• Propojení s dalšími analytickými technikami, jako jsou iontová mobilita, NMR či cryo-EM, pro komplexnější pohled na dynamiku proteinů.
• Vývoj cloudových řešení pro sdílení a kolaboraci na HDX-MS datech v reálném čase.

Závěr

DynamX 3.0 představuje významný posun ve zpracování dat z HDX-MS, nabízí plnou automatizaci, rozsáhlé vizualizace a snadnou integraci do strukturálního modelování. Případová studie IgG2 demonstruje jeho schopnost rychle a přesně odhalit oblasti citlivé na denaturaci, což přispívá k efektivnímu vývoji a kontrole biologických léčiv.