diaPASEF: label-free quantification of highly complex proteomes
Aplikace | 2019 | BrukerInstrumentace
Iontová mobilita, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníProteomika
VýrobceBruker
Souhrn
Význam tématu
Proteomika založená na hmotnostní spektrometrii se stále více zaměřuje na kvantifikaci proteinů ve vysoce komplexních vzorcích s co nejvyšší mírou reprodukovatelnosti a senzitivity. Data-independent acquisition (DIA) nabízí systémový přístup bez selektivního vylučování iontů, ale tradiční DIA metody trpí nižší efektivitou využití iontů. Díky zavedení paralelního akumulování a fragmentace (PASEF) s integrovanou iontovou mobilitou přístroj timsTOF Pro umožňuje novou režii nazvanou diaPASEF, která významně zlepšuje iontovou efektivitu, selektivitu a kvantitativní reprodukovatelnost.Cíle a přehled studie / článku
- Ověřit schopnost diaPASEF provádět label-free kvantifikaci ve složitých proteomech.
- Analyzovat tři modelové proteomy (HeLa, kvasinky, Escherichia coli) smíšené v definovaných poměrech.
- Zhodnotit identifikaci, kvantitativní reprodukovatelnost (CV) a dynamický rozsah metodiky.
Použitá metodika a instrumentace
Peptidové směsi byly připraveny jako tryptické digestáty HeLa, Saccharomyces cerevisiae a Escherichia coli ve poměrech 65:30:5 a 65:15:20. Analýza probíhala na nanosměšovači nanoElute spojeném s hmotnostním spektrometrem timsTOF Pro (Bruker Daltonics) se separací na C18 koloně IonOpticks (25 cm × 75 µm, 1,6 µm) při 50 °C a gradientu 100 minut. Firmware přístroje bylo upraveno pro diaPASEF se 16 skeny po 100 ms v každém cyklu, včetně 1 MS1 skenu a 10 PASEF MS/MS skenů. Pro cílenou extrakci dat byl použit software Spectronaut v.13.6 s podporou iontové mobility, automatickou kalibrací, korekcí interferencí a kontrolou kvality. Experimentální knihovna spekter vznikla analýzou pěti vysokopH frakcí každého proteomu pomocí PASEF a zajišťovala 13 013 skupin proteinů a 136 682 unikátních peptidových sekvencí.Hlavní výsledky a diskuse
- Průměrná identifikace překročila 8 000 proteinů na vzorek při FDR 1 % a minimálně dvou peptidových hitů, s datovou úplností 95,9 %.
- Dynamický rozsah detekovaných proteinů pokrýval přibližně 5 řádů velikosti koncentrací.
- Reprodukovatelnost kvantifikace byla velmi vysoká: medián CV 6,7 % a 7,2 % na úrovni proteinových skupin a 8,1 % a 8,6 % na úrovni peptidů pro oba vzorky.
- Využití definovaných poměrů mixovaných proteomů umožnilo potvrdit přesnost kvantifikace (log2 poměry odpovídaly očekávaným hodnotám 0 pro HeLa, 1,0 pro Yeast a –2,0 pro E. coli).
Přínosy a praktické využití metody
- Vysoká efektivita využití iontů díky diaPASEF umožňuje hlubokou proteomovou krytí i při nízkém množství vzorku.
- Výrazné zlepšení selektivity a snížení „missing value problem“ v porovnání s klasickými DIA režimy.
- Uplatnění v rutinní analýze velkých kohort vzorků v klinické a průmyslové laboratoři pro QA/QC, biomarkerové studie či systémovou biochemii.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace diaPASEF do multi-omics přístupů propojením s metagenomikou a metabolomikou.
- Další optimalizace skenovacích režimů pro výzkum posttranslačních modifikací a nízkoabundantních proteinů.
- Vývoj otevřených databázových nástrojů a rozšíření podpory iontové mobility ve všech předních softwarových platformách pro proteomiku.
Závěr
Metoda diaPASEF představuje průlom v oblasti label-free kvantitativní proteomiky díky efektivnímu využití iontů, vysoké selektivitě a výjimečné reprodukovatelnosti. Umožňuje spolehlivou identifikaci více než 8 000 proteinů v jednom 100minutovém běhu, s dynamickým rozsahem pěti řádů a mediánovým CV pod 10 %, což činí přístroj timsTOF Pro ideálním nástrojem pro rozsáhlé kohortní studie a aplikace v biomedicínském a průmyslovém výzkumu.Reference
- Meier F et al (2019) diaPASEF: parallel accumulation-serial fragmentation combined with DIA. bioRxiv doi 10.1101/656207
- Cox J et al (2014) Accurate proteome quantification in large cohorts by matching between runs. Mol Cell Proteomics doi 10.1074/mcp.M113.031591
- Meier F et al (2018) Online parallel accumulation-serial fragmentation (PASEF) for high-speed proteomics. Mol Cell Proteomics doi 10.1074/mcp.TIR118.000900
- Navarro P et al (2016) Proteomics quality control for large-scale experiments. Nat Biotechnol doi 10.1038/nbt.3685
- Meier F et al (2015) Trapped ion mobility spectrometry and PASEF: a new dimension for shotgun proteomics. J Proteome Res doi 10.1021/acs.jproteome.5b00932
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Parallel accumulation – serial fragmentation combined with data-independent acquisition (diaPASEF)
2019|Bruker|Aplikace
Parallel accumulation – serial fragmentation combined with data-independent acquisition (diaPASEF) The timsTOF Pro with diaPASEF enables deeper proteome coverage in a single 4D shotgun proteomics experiment, with highly reproducible qualitative and quantitative results – making it a near-ideal mass analyzer…
Klíčová slova
diapasef, diapasefmobility, mobilitydia, diaion, ionmedian, medianpasef, pasefpeptide, peptideproteins, proteinsdik, dikschemes, schemestims, timspeptides, peptidesplacement, placementccs, ccsduty
dia-PASEF® applied on different gradient lengths
2020|Bruker|Technické články
dia-PASEF® applied on different gradient lengths Data Independent Acquisition (DIA) workflows have gained in popularity as they overcome the issue of stochastic selection of peptide precursors encountered in typical data-dependent approaches (DDA) and thereby promise reproducible and accurate protein identification…
Klíčová slova
pasef, pasefdia, diahela, helayeast, yeastmobility, mobilitycumulative, cumulativeprotein, proteinlibrary, librarycoverage, coveragepeptides, peptideswindows, windowsspectronaut, spectronaution, iontims, timsgroups
Accurate Label-Free Protein Quantitation on the timsTOF Pro with 4D-Proteomics™
2020|Bruker|Aplikace
Accurate Label-Free Protein Quantitation on the timsTOF Pro with 4D-Proteomics™ The timsTOF Pro platform brings together two unique technologies, namely Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) mode operation at the front-end and Parallel Accumulation Serial Fragmentation (PASEF [1]) for data acquisition.…
Klíčová slova
hye, hyepasef, paseftimstof, timstoftims, timspro, probruker, brukerprotein, proteinlabel, labelquantitation, quantitationdaltonics, daltonicsproteome, proteomepeptides, peptidesplatform, platformfree, freenanoelute
Deep proteome coverage at scale combined with reproducible quantitation on the timsTOF HT
2024|Bruker|Postery
US HUPO 2024 Deep proteome coverage at scale combined with reproducible quantitation on the timsTOF HT Stephanie Kaspar-Schoenefeld1, Andreas Schmidt1, Markus Lubeck1, Pierre-Olivier Schmit2, Torsten Mueller1 and Narayanaganesh Balasubramanian3 (A) (B) Fig. 1: Reproducible and in-depth protein identification from yeast…
Klíčová slova
proteome, proteomepasef, paseftimstof, timstofdia, diaprotein, proteinyeast, yeastquantitation, quantitationcomplex, complexcoverage, coveragereproducible, reproducibleproteomics, proteomicsdigest, digestvariation, variationmixtures, mixturescoefficient