Optimization of wide window acquisition methods for improved proteome coverage

Význam tématu

• Bottom-up proteomika je omezená přítomností chimerických spekter, která ztěžují jednoznačnou identifikaci peptidů.
• Optimalizace MS2 akvizice včetně šířky izolačního okna a inteligentní algoritmy slouží ke zvýšení krytí proteomu a efektivity instrumentu.

Cíle a přehled studie / článku

• Otestovat vliv šířky MS2 izolačního okna na identifikaci peptidů a proteinů.
• Porovnat standardní zpracování s inteligentním algoritmem CHIMERYS kombinovaným s různými gradienty a režimy injekce.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: Orbitrap Exploris 480 s rozhraním FAIMS Pro Duo.
• Chromatografie: trap-elute a direct injection na C18 kolonkách typu Easy-Spray PepMap Neo a µPac Neo.
• Akvizice: data dependent acquisition s MS2 izolačními šířkami od 0,4 do 8 Th a gradienty o délce 8 až 90 minut.
• Zpracování dat: Proteome Discoverer 3.0 s workflow Sequest HT, Sequest HT plus INFERYS rescoring a CHIMERYS.

Hlavní výsledky a diskuse

• Šířky MS2 oken mezi 2 až 4 Th poskytují optimální zvýšení počtu PSM, unikátních peptidů i proteinů až o 20–60 % ve srovnání s úzkými okny.
• Algoritmus CHIMERYS zdvojnásobuje identifikace proteinů při 8min gradientu a přináší nárůst unikátních peptidů o 37 % a proteinů o 27 % při 60min direct injection.
• Prodloužené gradienty (60–90 min) ukazují nejvyšší synergii mezi širokými izolačními okny a algoritmem CHIMERYS bez kompromisů v kvalitě identifikací.
• Zvýšený počet PSM na jedno MS2 spektrum zlepšuje využití přístroje a hloubku proteomické analýzy.

Přínosy a praktické využití metody

• Allowuje rychlou analýzu jedno-fázových vzorků s vysokou krytostí proteomu.
• Krátké gradienty šetří čas a zachovávají kvalitativní výsledky.
• Zvyšuje průchodnost (throughput) při analýze rozsáhlých sad vzorků v klinických a výzkumných laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření dekonvolučního přístupu CHIMERYS na další typy spektrometrů a multiplexní měření.
• Integrace s pokročilými prediktivními modely fragmentace a eluce peptidů.
• Automatizace optimalizace akvizičních parametrů v reálném čase.

Závěr

• Kombinace širokých MS2 oken (2–4 Th) a inteligentního algoritmu CHIMERYS přináší významné zlepšení pokrytí proteomu a efektivity měření bez navýšení časových nároků.
• Navržená optimalizace je vhodná pro rychlé screeningy i hluboké proteomické analýzy napříč odvětvími.

Reference

1. Dorfer V; Maltsev S; Winkler S; Metchler K. CharmeRT: Boosting Peptide Identifications by Chimeric Spectra Identification and Retention Time Prediction. Journal of Proteome Research 2018;17(8):2581-2589 DOI 10.1021/acs.jproteome.7b00836