Direct and Traceable Mass Purity Certification of Protein Standards using LC-ICP-MS/MS

Význam tématu

Význam absolutní kvantifikace proteinů pro laboratorní kalibraci a zajištění kvality výsledků proteomických analýz. Nové přístupy umožňují přímé, jednoduché a stopovatelné stanovení masové čistoty proteinových standardů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace je prezentovat metodu certifikace proteinových standardů pomocí kapilární LC v kombinaci s ICP-MS/MS založenou na stanovení síry. Metoda nabízí nezávislou a univerzální strategii pro absolutní kvantifikaci proteinů bez potřeby specifických standardů.

Použitá metodika a instrumentace

• Oddělování proteinů kapilární LC (Agilent 1260 Infinity II) na C4 kolonu (150 mm×0,3 mm, 3,4 µm, 400 Å).
• Detekce probíhá pomocí Agilent 8900 Triple Quadrupole ICP-MS se zcela spotřebovaným nebulizátorem a přídavkem CO2 do plazmy pro stabilizaci signálu síry.
• Interní standardizace využívá BOC-L-methionin, externí standardizace vychází z ICP-MS standardu síranů aplikovaného metodou FIA.

Hlavní výsledky a diskuse

• Metoda byla ověřena na čtyřech proteinech s molekulovou hmotností od 12 do 66 kDa; stanovení síry umožňuje nezávislé kvantifikace bez vlivu matrice.
• Obě kalibrační strategie dosáhly srovnatelné přesnosti (92–99 % analyzované čistoty) a precizity (RSD 1–6 %).
• Shoda výsledků interní i externí kalibrace potvrzuje spolehlivost metody a úplnou eluční účinnost z kolony.

Přínosy a praktické využití metody

• Zajištění přímého a stopovatelného stanovení masové čistoty proteinových standardů.
• Univerzální přístup schopný certifikovat různé proteiny bez potřeby proteinově specifických standardů.
• Vhodné pro biopharma, klinické laboratoře, QA/QC a výzkum v proteomice.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další biomolekuly obsahující síru, jako jsou peptidy a fosfoproteiny.
• Automatizace procesů a zvýšení kapacity analýz pro vysokopropustné laboratoře.
• Integrace s dalšími hyphenovanými technikami, např. LC-MS/MS v peptidomice.

Závěr

Metoda capLC-ICP-MS/MS poskytuje přímou, citlivou a generic stopovatelnou strategii pro absolutní kvantifikaci proteinů. Vysoká přesnost a preciznost výsledků potvrzují její vhodnost pro certifikaci standardů v oblasti life science a klinických aplikací.

Reference

1. Calderon-Celis F, Ruiz Encinar J, Sanz-Medel A. Standardization approaches in absolute quantitative proteomics with mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 2018;37:715–737.
2. Wind M, Wegener A, Eisenmenger A, Kellner R, Lehmann WD. Sulfur as the key element for quantitative protein analysis by capillary liquid chromatography coupled to element mass spectrometry. Angew Chem Int Ed. 2003;42:3425–3427.
3. Diez Fernández S, Sugishama N, Ruiz Encinar J, Sanz-Medel A, Calvete JJ. Triple Quad ICP-MS (ICP-QQQ) as a new tool for absolute quantitative proteomics and phosphoproteomics. Anal Chem. 2012;84:5851–5857.
4. Calderón-Celis F, Diez-Fernández S, Costa-Fernández JM, Ruiz Encinar J, Calvete JJ, Sanz-Medel A. Elemental mass spectrometry for absolute intact protein quantification without protein-specific standards: application to snake venomics. Anal Chem. 2016;88:9699–9706.
5. Calderón-Celis F, Calvete JJ, Sanz Medel A, Ruiz Encinar J. Absolute quantification of proteins in snake venom using capLC-ICP-QQQ and online isotope dilution analysis. Agilent publ. 2016;5991-9016EN.
6. Calderón-Celis F, Sugiyama N, Yamanaka M, Sakai T, Diez Fernández S, Calvete JJ, Sanz Medel A, Ruiz Encinar J. Enhanced universal quantification of biomolecules using element MS and generic standards: application to intact protein and phosphoprotein determination. Anal Chem. 2019;91:1105–1112.
7. Cid-Barrio L, Calderón-Celis F, Costa-Fernández JM, Ruiz Encinar J. Assessment of the potential and limitations of elemental mass spectrometry in life sciences for absolute quantification of biomolecules using generic standards. Anal Chem. 2020;92:13500–13508.