Evaluation of FAIMS Technology for Mass Spec Analysis of Chemical Cross-linked Peptides
Postery | 2019 | Thermo Fisher Scientific | ASMSInstrumentace
Analytická metoda spojující chemické křížové vázání peptidů a hmotnostní spektrometrii umožňuje detailní zmapování protein-proteinových interakcí. Nízký výtěžek křížově vázaných peptidů (<1 % ve směsi), složité matrice a nutnost frakcionace vyžadují nové řešení pro zvýšení citlivosti, selektivity a vazby na vysokou propustnost analýzy. Technologie FAIMS (High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry) nabízí plyn- fázi selekci iontů na základě jejich mobility v asymetrickém elektrickém poli, což slibuje vyšší signál-šu- m a lepší separaci křížově vázaných peptidů.
Hlavním cílem studie bylo porovnat výkon FAIMS Pro rozhraní v Orbitrap Fusion Lumos mas- spektrometru s tradičními offline frakcionačními metodami (SCX, SEC) pro identifikaci chemicky křížo- vých peptidů. Studie hodnotila efekt FAIMS samotné i ve spojení s frakcionací na jednoduchých mode- lových proteinech (BSA, enoláza), v komplexních buněčných lyzátech a v izolovaných mitochondriích.
Vzorky byly připraveny reakcí s aminy reaktivními homobifunkčními křížovadly DSS, DSSO a DSBU na BSA, en- olázu, lidský lyzát HeLa a mitochondrie z myšího srdce.
Všechny experimenty potvrdily, že FAIMS zvyšuje počet identifikovaných křížově vázaných peptidů i ve složitých vzorcích:
FAIMS Pro rozhraní nabízí několik klíčových výhod:
Očekávané směry dalšího rozvoje a aplikace FAIMS v křížově vázané proteomice:
Thermo Scientific FAIMS Pro rozhraní významně zlepšuje identifikaci a kvantifikaci chemicky křížově vázaných peptidů při analýze na Orbitrap Fusion Lumos. Interní CV stepping představuje klíč k maximalizaci počtu spekter a kontaktních map, přičemž FAIMS může doplňovat nebo nahrazovat tradiční offline frakcionaci. Tím se zvyšuje efektivita workflow a otevírají nové možnosti pro detailní studium protein-proteinových interakcí.
1. Hebert AS, Prasad S, Belford MW et al. Comprehensive Single-Shot Proteomics with FAIMS on a Hybrid Orbitrap Mass Spectrometer. Anal Chem. 2018;90(15):9529–9537.
2. Pfammatter S, Bonneil E, McManus FP et al. A Novel Differential Ion Mobility Device Expands the Depth of Proteome Coverage and the Sensitivity of Multiplex Measurements. Mol Cell Proteomics. 2018 Oct;17(10):2051–2067.
3. Viner R, Bomgarden R, Singhal K et al. Enrichment strategies for improvement of mass spec analysis of chemical cross-linked peptides. 65th ASMS Conference. 2017.
4. Liu F, Lössl P, Rabbitts BM, Balaban RS, Heck AJR. The interactome of intact mitochondria by cross-linking mass spectrometry provides evidence for coexisting respiratory supercomplexes. Mol Cell Proteomics. 2018 Feb;17(2):216–232.
5. Creese AJ, Shimwell NJ, Larkins KP, Heath JK, Cooper HJ. Probing the complementarity of FAIMS and strong cation exchange chromatography in shotgun proteomics. J Am Soc Mass Spectrom. 2013;24(3):431–443.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Analytická metoda spojující chemické křížové vázání peptidů a hmotnostní spektrometrii umožňuje detailní zmapování protein-proteinových interakcí. Nízký výtěžek křížově vázaných peptidů (<1 % ve směsi), složité matrice a nutnost frakcionace vyžadují nové řešení pro zvýšení citlivosti, selektivity a vazby na vysokou propustnost analýzy. Technologie FAIMS (High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry) nabízí plyn- fázi selekci iontů na základě jejich mobility v asymetrickém elektrickém poli, což slibuje vyšší signál-šu- m a lepší separaci křížově vázaných peptidů.
Cíle a přehled studie
Hlavním cílem studie bylo porovnat výkon FAIMS Pro rozhraní v Orbitrap Fusion Lumos mas- spektrometru s tradičními offline frakcionačními metodami (SCX, SEC) pro identifikaci chemicky křížo- vých peptidů. Studie hodnotila efekt FAIMS samotné i ve spojení s frakcionací na jednoduchých mode- lových proteinech (BSA, enoláza), v komplexních buněčných lyzátech a v izolovaných mitochondriích.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky byly připraveny reakcí s aminy reaktivními homobifunkčními křížovadly DSS, DSSO a DSBU na BSA, en- olázu, lidský lyzát HeLa a mitochondrie z myšího srdce.
- Redukce, alkylace a tryptická digestace
- Prefrakcionace: silně kationtoměnná chromato- grafie (SCX spin columns) a gelová filtrace (SEC)
- Kapalinová chromatografie: Dionex UltiMate 3000 nebo EASY-nLC 1200 s EASY-Spray kolónou (50 cm × 75 μm, 300 nL/min)
- Hmotnostní spektrometrie: Thermo Scientific™ Orbitrap Fusion™ Lumos Tribrid™ s Thermo Scientific™ FAIMS Pro™ Interface
- Data-driven frakcionace: interní CV stepping (dva až tři CV hodnoty ve stejném běhu) vs. externí CV stepping
- Softwarová analýza: Proteome Discoverer™ 2.3 s XlinkX 2.0 node a SEQUEST® HT; identifikace křížově vázaných spekter při 1 % FDR, XlinkX score ≥40, ΔXlinkX ≥4
Hlavní výsledky a diskuse
Všechny experimenty potvrdily, že FAIMS zvyšuje počet identifikovaných křížově vázaných peptidů i ve složitých vzorcích:
- Interní CV stepping (3 CV hodnoty, např. –50/–60/–75 V) vedlo k nejlepším identifikačním výsledkům oproti jed- noduchému CV nebo externímu střídání CV.
- FAIMS samostatně dokázal dosáhnout počtu identifikací srovnatelného s offline frakcionací SCX či SEC, přičemž výrazně snížil rušivé ionty podobného m/z.
- 2D FAIMS-SCX-XL-MS analýza mitochondriálního lyzátu zvýšila počet unikátních kontaktů přibližně dvakrát oproti jednorozměrnému přístupu.
- Optimalizované CV hodnoty se lišily podle vzorku, křížovadla a frakčního profilu eluce – pozdější SCX frakce vyžadovaly vyšší CV kvůli odlišnému rozdělení nábojových stavů.
- FAIMS zlepšil i kvantifikaci TMT značených křížově vázaných peptidů zvýšením přesnosti a opakovatelnosti signálu.
Přínosy a praktické využití metody
FAIMS Pro rozhraní nabízí několik klíčových výhod:
- Zrychlení workflow díky eliminaci nebo redukci offline frakcionace
- Vyšší propustnost a menší spotřebu vzorku při zachování nebo nárůstu identifikačních výkonů
- Lepší signál-/-šumové poměry a potlačení rušivých iontů obdobných m/z
- Kompatibilita s multiplexními kvantifikačními analýzami (TMT) a hlubokou proteomikou
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekávané směry dalšího rozvoje a aplikace FAIMS v křížově vázané proteomice:
- Automatizace optimalizace CV režimů pro různé typy vzorků a křížovadel
- Kombinace FAIMS s dalšími iontovými mobilitními technikami pro ještě vyšší separační kapacitu
- Integrace s online frakcionací a vyšším průtokem pro screening komplexních biologických matric
- Rozšíření do in vivo křížové vázání a mapování interaktomů v buňce i organelech
- Aplikace v oblasti strukturální proteomiky pro detekci prostorových topologií proteinových komplexů
Závěr
Thermo Scientific FAIMS Pro rozhraní významně zlepšuje identifikaci a kvantifikaci chemicky křížově vázaných peptidů při analýze na Orbitrap Fusion Lumos. Interní CV stepping představuje klíč k maximalizaci počtu spekter a kontaktních map, přičemž FAIMS může doplňovat nebo nahrazovat tradiční offline frakcionaci. Tím se zvyšuje efektivita workflow a otevírají nové možnosti pro detailní studium protein-proteinových interakcí.
Reference
1. Hebert AS, Prasad S, Belford MW et al. Comprehensive Single-Shot Proteomics with FAIMS on a Hybrid Orbitrap Mass Spectrometer. Anal Chem. 2018;90(15):9529–9537.
2. Pfammatter S, Bonneil E, McManus FP et al. A Novel Differential Ion Mobility Device Expands the Depth of Proteome Coverage and the Sensitivity of Multiplex Measurements. Mol Cell Proteomics. 2018 Oct;17(10):2051–2067.
3. Viner R, Bomgarden R, Singhal K et al. Enrichment strategies for improvement of mass spec analysis of chemical cross-linked peptides. 65th ASMS Conference. 2017.
4. Liu F, Lössl P, Rabbitts BM, Balaban RS, Heck AJR. The interactome of intact mitochondria by cross-linking mass spectrometry provides evidence for coexisting respiratory supercomplexes. Mol Cell Proteomics. 2018 Feb;17(2):216–232.
5. Creese AJ, Shimwell NJ, Larkins KP, Heath JK, Cooper HJ. Probing the complementarity of FAIMS and strong cation exchange chromatography in shotgun proteomics. J Am Soc Mass Spectrom. 2013;24(3):431–443.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Optimization of FAIMS-XL-MS Workflow for Phospho-Enrichable Crosslinkers
2022|Thermo Fisher Scientific|Postery
Optimization of FAIMS-XL-MS Workflow for Phospho-Enrichable Crosslinkers Yuqi Shi1, Brand D. Groppe2, Leigh Foster3, Ryan Bomgarden3, Rosa Viner1, Thermo Fisher Scientific, 1San Jose, CA, 2Kansas City, MO, 3Rockford, IL Previously we described optimized FAIMS XL-MS workflow for instruments with ion-funnel…
Klíčová slova
faims, faimsphox, phoxdspp, dsppdsso, dssomagnetic, magneticagarose, agaroseidentified, identifiednta, ntabeads, beadsphospho, phosphoenrichable, enrichableenrich, enrichcrosslinkers, crosslinkerscrosslinker, crosslinkercrosslinked
IMSC: Optimization of crosslinked peptide analysis on an Orbitrap Fusion Lumos mass spectrometer
2016|Thermo Fisher Scientific|Postery
Thermo Scientific™ Proteome Discoverer™ using a XlinkX software node. Methods: Different amine-reactive, homobifuctional crosslinkers including disuccinimidyl Results: For both DSSO and BuUrBu, we identified over 40 BSA inter-crosslinked peptides 2 CID for DSSO. We also to less than(DSS), 20 using…
Klíčová slova
crosslinked, crosslinkedbuurbu, buurbucleavable, cleavablecrosslinkers, crosslinkersethcd, ethcddsso, dssopeptides, peptidesprotein, proteincrosslinking, crosslinkingidentified, identifiedxlinkx, xlinkxsequestht, sequesthtcid, cidlumos, lumosbsa
Optimization of Crosslinked Peptide Analysis on an Orbitrap Fusion Lumos Mass Spectrometer
2016|Thermo Fisher Scientific|Postery
evaluated traditional non-cleavable and MS-cleavable crosslinkers for crosslinked peptide analysis using an Orbitrap Fusion Lumos mass spectrometer. For MS-cleavable crosslinkers, we also compared different types of fragmentation (CID, ETD) and levels of tandem mass spectrometry (MS2 vs. MS3). Our data…
Klíčová slova
buurbu, buurbucrosslinked, crosslinkedcleavable, cleavablecrosslinkers, crosslinkersdsso, dssosequestht, sequesthtethcd, ethcdlumos, lumoscrosslinking, crosslinkingfusion, fusiondss, dsscid, cidorbitrap, orbitrappeptide, peptidexlinkx
Proteome wide interactomics analysis using MS-cleavable crosslinkers and the Orbitrap Astral Zoom mass spectrometer
2025|Thermo Fisher Scientific|Technické články
Technical note | TN003979 Omics Proteome wide interactomics analysis using MS-cleavable crosslinkers and the Orbitrap Astral Zoom mass spectrometer Authors Goal Yi He , Tabiwang N. Arrey , Eugen Develop an end-to-end crosslinking mass spectrometry (XL-MS) workflow for MS-cleavable Damoc2,…
Klíčová slova
astral, astralorbitrap, orbitrapzoom, zoomcrosslinkers, crosslinkersdsbso, dsbsocrosslinked, crosslinkedpierce, piercedsso, dssocleavable, cleavablethermo, thermoprotein, proteinscientific, scientificfaims, faimscrosslinks, crosslinksmass