Automated online protein-ligand binding and its detection using native mass spectrometry
Postery | 2024 | Thermo Fisher Scientific | ASMSInstrumentace
Native mass spectrometry (nMS) umožňuje zachovat a detekovat nekovalentní komplexní interakce protein–ligand v jejich přirozeném stavu. Tato schopnost je zásadní pro screening molekulových glue (MG), které stabilizují slabé vazby mezi cílovými proteiny a ubikvitinovou ligázou E3, a tím otevírají nové možnosti pro cílenou degradaci proteinů považovaných za „undruggable“.
Studie představuje vývoj plně integrovaného LC–nMS workflow s online výměnou pufru a automatickou frakční kolekcí. Cílem bylo umožnit vysokopropustné, automatizované měření vazeb protein–ligand a detekci ternárních komplexů E3–MG–cílový protein. Testovacími systémy byly Carbonic Anhydrase (CA) s modelovými ligandy a komplex CRBN–DDB1 s řadou molekulových glue.
Integrované LC–nMS workflow s on-line výměnou pufru a frakční kolekcí představuje efektivní platformu pro vysokopropustný screening ligandů a molekulových glue. Umožňuje rychlou detekci nekovalentních komplexů, přesné stanovení vazebných konstant a významně přispívá k výzkumu cílené degradace proteinů.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Native mass spectrometry (nMS) umožňuje zachovat a detekovat nekovalentní komplexní interakce protein–ligand v jejich přirozeném stavu. Tato schopnost je zásadní pro screening molekulových glue (MG), které stabilizují slabé vazby mezi cílovými proteiny a ubikvitinovou ligázou E3, a tím otevírají nové možnosti pro cílenou degradaci proteinů považovaných za „undruggable“.
Cíle a přehled studie / článku
Studie představuje vývoj plně integrovaného LC–nMS workflow s online výměnou pufru a automatickou frakční kolekcí. Cílem bylo umožnit vysokopropustné, automatizované měření vazeb protein–ligand a detekci ternárních komplexů E3–MG–cílový protein. Testovacími systémy byly Carbonic Anhydrase (CA) s modelovými ligandy a komplex CRBN–DDB1 s řadou molekulových glue.
Použitá metodika a instrumentace
- Online buffer exchange (OBE) a post-column binding pro zachování komplexů po chromatografii.
- Automatizovaná frakční kolekce do 96-jamkové destičky s řízenou teplotou.
- Direct infusion do nMS pro eliminaci offline úprav a minimalizaci disociace.
- LC systém Thermo Scientific Vanquish: UV detektor, dualní Flex pumpy, autosampler, fraction collector.
- Mass spektrometry: Q-Exactive UHMR (m/z 350–80 000) a Orbitrap Ascend Structural Biology edition (m/z 50–16 000), schopné natívní top-down analýzy a fragmentace (CID/HCD/ETD/UVPD, PTCR).
Hlavní výsledky a diskuse
- Porovnání pre-column a post-column bindingu ukázalo, že on-column vazba vede k disociaci slabších ligandů (Kd>10 µM), zatímco post-column nastavení umožňuje jejich detekci.
- Test 4 ligandů na CA (L1–L4) potvrdil korelaci mezi relativní abundancí komplexů a publikovanými hodnotami Kd (L4 nejvyšší vazba, L1 nejnižší).
- Screening 5 molekulových glue (A1–E1) pro komplex CRBN–DDB1–cílový protein odhalil silné glues s Kd v řádu stovek nM a schopnost rychlé detekce během 10minutové frakční kolekce.
- Celková propustnost se výrazně zvýšila díky přímé integraci frakcí do nMS bez offline kroků, čímž se minimalizovala degradace komplexů.
Přínosy a praktické využití metody
- Umožňuje rychlý a spolehlivý screening velkých knihoven ligandů a MG s flexibilním rozsahem afinit.
- Metoda zachovává nekovalentní interakce a poskytuje kvantitativní odhad Kd v reálném čase.
- Vhodné pro farmaceutický výzkum, objevování PROTACs a charakterizaci protein–protein interakcí.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Rozšíření na multiplexní screening více cílů v jednom běhu pro zvýšení propustnosti.
- Integrace strojového učení a pokročilé analýzy dat pro automatickou interpretaci spekter.
- Miniaturizace frakčních kolektorů a použití microfluidních modulů pro snížení spotřeby vzorku.
- Propojení s in silico předpovědí strukturálních komplexů pro cílenější výběr ligandů.
Závěr
Integrované LC–nMS workflow s on-line výměnou pufru a frakční kolekcí představuje efektivní platformu pro vysokopropustný screening ligandů a molekulových glue. Umožňuje rychlou detekci nekovalentních komplexů, přesné stanovení vazebných konstant a významně přispívá k výzkumu cílené degradace proteinů.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific Vanquish LC: UV detektor, 96-jamková frakční kolekce, dualní autosampler, Flex pumpy.
- Thermo Scientific Q-Exactive UHMR a Orbitrap Ascend Structural Biology edition pro natívní MS a top-down analýzu.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Gas phase affinity selection-native mass spectrometry for automated ligand screening
2025|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 003565 Native MS Gas phase affinity selection-native mass spectrometry for automated ligand screening Authors Introduction Weijing Liu , Wilson Phung , 1 Ligand screening is a critical process in drug discovery and structural biology, aimed at 2…
Klíčová slova
ligand, ligandligands, ligandsbinding, bindingascend, ascendorbitrap, orbitrapcolumn, columnbiology, biologynative, nativevanquish, vanquishcomplex, complexfragmentation, fragmentationfhcd, fhcdaffinity, affinityscreening, screeningtribrid
Multi-dimensional high-throughput molecular glue screening via gas phase affinity selection native mass spectrometry and cryo-EM analysis
2025|Thermo Fisher Scientific|Postery
Multi-dimensional high-throughput molecular glue screening via gas phase affinity selection native mass spectrometry and cryo-EM analysis Weijing Liu1, Kheewoong Baek2,3, Albert Konijnenberg4, Wenfei Song4, Christopher Mullen1, Yuan Xiong2,3, Ken Durbin5, Shane Bechler6, Eric Fischer2,3, Rosa Viner1, Thomas Moehring7 1Thermo Fisher…
Klíčová slova
native, nativestruggles, strugglesundruggable, undruggablecofactor, cofactorglue, glueprosight, prosightcompound, compoundptcr, ptcrbinders, bindersconventionally, conventionallyuvpd, uvpdascend, ascendsuffering, sufferingselection, selectionscreening
Studying protein-drug complexes under native conditions in the low nM range using MRMS
2020|Bruker|Aplikace
Studying protein-drug complexes under native conditions in the low nM range using MRMS Mass spectrometry has been used as a tool to study a wide variety of protein-ligand and other biological interactions with great success [1]. Modeling solution phase physiological…
Klíčová slova
ligand, ligandprotein, proteinacetazolamide, acetazolamidemass, masscomplexes, complexesmrms, mrmscarbonic, carbonicbinding, bindingnative, nativescimax, scimaxanhydrase, anhydrasewere, werecomplex, complexmonoisotopic, monoisotopicbruker
IMSC: Development of an All-Recombinant Intact Protein Standard for LC-MS Application Development and System Suitability Testing
2016|Thermo Fisher Scientific|Postery
INTRODUCTION 600 In recent years, interest in intact protein analysis by HPLC, LC-MS, and MSMS has increased significantly. This can be attributed to both improvements to LC and MS hardware, instrument control software, and data processing software. Conceptual shifts in…
Klíčová slova
protein, proteintrx, trxanhydrase, anhydrasecarbonic, carbonicklenow, klenowrecombinant, recombinantproteins, proteinsmixture, mixtureinfusion, infusionrnasea, rnaseapanel, panelthermo, thermothethe, thetheproteing, proteingscientific