Next-generation MALDI top-down sequencing of protein biotherapeutics – expanding the scope of timsTOF technology
Aplikace | 2021 | BrukerInstrumentace
Top-down sekvenování proteinů umožňuje přímé mapování primární struktury a modifikací souvisejících s kvalitou bioterapeutik. MALDI-TDS v kombinaci s TIMS rozšiřuje schopnosti analýzy přidáním další separační dimenze, což přináší vyšší spolehlivost při detekci neočekávaných variant a neznámých sekvencí.
Tento článek popisuje next-generation MALDI top-down sekvenování (MALDI-TDS) na platformě Bruker timsTOF fleX za účelem komplexní analýzy bílkovin v biopharma výzkumu. Demonstrace proběhla na bovinní karbonické anhydráze II, subjednotkách adalimumabu a rekombinantním SARS-CoV-2 receptor binding doméně (RBD).
Spectrometrická platforma Bruker timsTOF fleX s duálním ESI/MALDI zdrojem, ultrarychlý TOF analyzátor (rozlišení 60 000, hm. přesnost <2 ppm) a Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) jako dodatečná separační dimenze. Laser smartbeam 3D, m/z rozsah 1 000–15 000. Software: timsControl 2.0, DataAnalysis 5.3, BioPharma Compass 2021b, BioTools 3.2. Příprava vzorků zahrnovala rozpuštění v 0,1 % TFA, deglykosylaci enzymy PNGase F a SialEXO, redukci disulfidů DTT nebo TCEP, aplikaci matrice SDHB na MALDI destičky a kalibraci širokého m/z rozsahu červeným fosforem.
Analýza bovinní CA II přinesla simultánní záznam intact mass a N- i C-terminálních ISD fragmentů s vysokým rozlišením a sekvenační validací 86,9 %. TIMS umožnil rozlišení isobarických fragmentů a zvýšil čistotu MS/MS pro T3-Sequencing. Subjednotky adalimumabu vykázaly sekvenační validaci 68–83 %, potvrzení C-terminální ztráty lysinu a pyroglutamylace N-terminu. U SARS-CoV-2 RBD byla identifikována O-glykosylace na Thr-6 ve formách core 1 i core 2 na základě intact mass posunů a interference-free T3 spektrem.
Next-generation MALDI-TDS na platformě timsTOF fleX představuje výkonnou top-down metodu s vysokou citlivostí, rozlišením a přesností pro charakterizaci bioterapeutických proteinů. Přidání TIMS dimenze zvyšuje kvalitu dat a usnadňuje interpretaci, čímž zajišťuje spolehlivou detekci neočekávaných modifikací a variant.
MALDI, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceBruker
Souhrn
Význam tématu
Top-down sekvenování proteinů umožňuje přímé mapování primární struktury a modifikací souvisejících s kvalitou bioterapeutik. MALDI-TDS v kombinaci s TIMS rozšiřuje schopnosti analýzy přidáním další separační dimenze, což přináší vyšší spolehlivost při detekci neočekávaných variant a neznámých sekvencí.
Cíle a přehled studie / článku
Tento článek popisuje next-generation MALDI top-down sekvenování (MALDI-TDS) na platformě Bruker timsTOF fleX za účelem komplexní analýzy bílkovin v biopharma výzkumu. Demonstrace proběhla na bovinní karbonické anhydráze II, subjednotkách adalimumabu a rekombinantním SARS-CoV-2 receptor binding doméně (RBD).
Použitá metodika a instrumentace
Spectrometrická platforma Bruker timsTOF fleX s duálním ESI/MALDI zdrojem, ultrarychlý TOF analyzátor (rozlišení 60 000, hm. přesnost <2 ppm) a Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) jako dodatečná separační dimenze. Laser smartbeam 3D, m/z rozsah 1 000–15 000. Software: timsControl 2.0, DataAnalysis 5.3, BioPharma Compass 2021b, BioTools 3.2. Příprava vzorků zahrnovala rozpuštění v 0,1 % TFA, deglykosylaci enzymy PNGase F a SialEXO, redukci disulfidů DTT nebo TCEP, aplikaci matrice SDHB na MALDI destičky a kalibraci širokého m/z rozsahu červeným fosforem.
Hlavní výsledky a diskuse
Analýza bovinní CA II přinesla simultánní záznam intact mass a N- i C-terminálních ISD fragmentů s vysokým rozlišením a sekvenační validací 86,9 %. TIMS umožnil rozlišení isobarických fragmentů a zvýšil čistotu MS/MS pro T3-Sequencing. Subjednotky adalimumabu vykázaly sekvenační validaci 68–83 %, potvrzení C-terminální ztráty lysinu a pyroglutamylace N-terminu. U SARS-CoV-2 RBD byla identifikována O-glykosylace na Thr-6 ve formách core 1 i core 2 na základě intact mass posunů a interference-free T3 spektrem.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlá top-down analýza bez nutnosti LC kroku
- Simultánní získání intact mass a terminálních sékvencí v jednom měření
- Vysoké rozlišení a přesnost (<2 ppm) pro jednoznačnou identifikaci
- Dodatečná separační dimenze TIMS pro snížení komplexity spekter
- Univerzální platforma pro ESI i MALDI v jediné instrumentaci
Budoucí trendy a možnosti využití
- Automatizace workflow v QA/QC biotechnologií
- Integrace s dalšími separačními metodami pro komplexní analýzu glykoform
- Vývoj nových matric a chemických modifikátorů pro cílené sekvenování
- Využití TIMS pro multidimenzionální proteomické studie
- Zvýšení throughput pro vysokokapacitní laboratorní provozy
Závěr
Next-generation MALDI-TDS na platformě timsTOF fleX představuje výkonnou top-down metodu s vysokou citlivostí, rozlišením a přesností pro charakterizaci bioterapeutických proteinů. Přidání TIMS dimenze zvyšuje kvalitu dat a usnadňuje interpretaci, čímž zajišťuje spolehlivou detekci neočekávaných modifikací a variant.
Reference
- Srzentić K et al., J Am Soc Mass Spectrom 2020;31(9):1783-1802
- Gstöttner C et al., Anal Chem 2021;93(17):6839-6847
- Gstöttner C et al., Bruker Application Note MT-132
- Yoo C et al., J Am Soc Mass Spectrom 2009;20(2):326-333
- Ayoub D et al., MAbs 2013;5(5):699-710
- Resemann A et al., MAbs 2016;8(2):318-330
- Welsink T, InVivo Application Note 1885914
- Suckau D & Resemann A, Anal Chem 2003;75(21):5817-5824
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Recombinant SARS-CoV-2 Receptor Binding Domain: Comprehensive Top-Down Sequence Confirmation, Curation and O-Glycosylation Site Determination
2021|Bruker|Aplikace
Recombinant SARS-CoV-2 Receptor Binding Domain: Comprehensive Top-Down Sequence Confirmation, Curation and O-Glycosylation Site Determination Know your SARS-CoV-2 antigen structure before it´s use in research and diagnostics Abstract The COVID pandemic dramatically influences our life and the demand remains very high…
Klíčová slova
maldi, maldiisd, isdrbd, rbdglycosylation, glycosylationbruker, brukerrbds, rbdsterminal, terminalsialexo, sialexopngase, pngasedown, downsequence, sequencespectra, spectracho, chocompass, compasswere
AS M S 2 0 2 5 W P - 5 7 8 In-Depth Protein Sequence Verification by TIMS-enabled MALDI Top-Down Sequencing Detlev Suckau1, George Alevizos2, Georgia Orfanoudaki2, Guillaume NH3 Evers1, Arndt Asperger1 1Bruker Daltonics GmbH & Co. KG, Bremen,…
Klíčová slova
tims, timsmaldi, maldisequencing, sequencingisd, isdsequence, sequencenovo, novoswissprot, swissprotaktkp, aktkpalpap, alpapclvkg, clvkgdwlng, dwlngemtkn, emtknesngq, esngqevkfn, evkfnfypsd
Extensive LC-Top-Down MS Sequence Confirmation of the NISTmAb Reference Material 8671
2018|Bruker|Aplikace
Extensive LC-Top-Down MS Sequence Confirmation of the NISTmAb Reference Material 8671 Characterization of therapeutic antibodies aims on primary sequence validation, localization of modifications such as glycan profiles and the determination of disulfide bond status of the target molecule. Introduction Typically,…
Klíčová slova
maldi, maldispoton, spotontds, tdsbruker, brukertof, tofsequence, sequencenistmab, nistmabides, idesterminal, terminaltop, toprapiflex, rapiflexisd, isddown, downanchorchip, anchorchipsdhb
How to Determine Glycan Profiles of Biopharmaceuticals from Peptide Mapping Data
2021|Bruker|Aplikace
How to Determine Glycan Profiles of Biopharmaceuticals from Peptide Mapping Data A new and sensitive approach combining BioPharma Compass, PASEF and VIP-HESI Abstract Glycosylation is a common critical quality attribute (CQA) of therapeutic proteins and needs to be characterized during…
Klíčová slova
glycan, glycanpeptide, peptideglycopeptide, glycopeptidetryptic, trypticcompositions, compositionsmapping, mappingsearch, searchpasef, pasefbruker, brukertimstof, timstofglycans, glycansglycopeptides, glycopeptidesspectra, spectrausing, usingwere