INVESTIGATING CYCLIC ION MOBILITY AS A MEANS TO BOOST COVERAGE IN THE TOP-DOWN SEQUENCING OF SYNTHETIC GUIDE RNAS
Postery | 2024 | Waters | ASMSInstrumentace
Rychlá a spolehlivá charakterizace syntetických guide RNA (sgRNA) je nezbytná pro rozvoj genových terapií založených na CRISPR-Cas9. Top-down sekvenování nabízí možnost minimalizovat přípravu vzorků a zkrátit dobu analýzy. Integrace cyklické iontové mobility (Cyclic IMS) do hmotnostní spektrometrie může významně snížit přetížení spektra produktovými ionty a tím zvýšit sekvenční pokrytí dlouhých RNA molekul.
Studie se zaměřila na ověření přínosu iontové mobility při top-down MS sekvenování čtyř syntetických RNA oligonukleotidů různé délky (25, 50, 75 a 100 nukleotidů). Hlavním cílem bylo porovnat sekvenční pokrytí získané bez mobility a s využitím cyklické IMS a demonstrovat nejvýraznější benefit u delších sgRNA.
Vzorky čtyř oligonukleotidů (25mer, 50mer, 75mer, 100mer) byly analyzovány v режиме single-pass na SELECT SERIES Cyclic IMS MS. Před analýzou byly vzorky separovány ACQUITY UPLC Premier systémem s BEH C18 kolonkou (1,7 µm, 2,1 × 100 mm) při 60 °C. Mobilní fáze A obsahovala 7 mM triethylaminu a 80 mM hexafluoroisopropanolu ve vodě, mobilní fáze B 3,5 mM triethylaminu a 40 mM hexafluoroisopropanolu v 50:50 metanol-voda. MS/MS data byla získána v HDMSE režimu s trap collision energií rampovanou mezi 20–37 V dle délky oliga. Iontová mobilita spektra byla rozdělena do 3–5 frakcí, extrahovaných a vyhodnocených v softwaru Driftscope v3.0 a CONFIRM sequence (waters_connect).
Implementace iontové mobility přinesla nárůst počtu identifikovaných terminálních fragmentů a výrazné zvýšení sekvenčního pokrytí u delších sgRNA:
Analýza ukázala, že u kratších oligonukleotidů je spektrální přetížení nízké, proto je přínos mobility menší. Naopak u delších sgRNA, kde je počet možných fragmentů vysoký, mobilita významně uvolní spektrum a usnadní přiřazení.
Metoda kombinuje rychlost top-down fragmentace s rozlišením mobilitní separace, což přináší:
Metodu lze dále rozvíjet následujícími směry:
Cyklická iontová mobilita v top-down MS výrazně zlepšuje pokrytí syntetických guide RNA, zejména u delších sekvencí, kde spektrální přetížení omezuje klasické přístupy. Unikátní geometrie SELECT SERIES Cyclic IMS a vysoké rozlišení TOF analyzátoru společně poskytují efektivní nástroj pro QC a výzkum CRISPR-Cas9 terapeutik.
1. Avtonomov D. M., Polasky D. A., Ruotolo B. T., Nesvizhskii A. I. Anal. Chem. 2017, 90(3):2369–2375.
2. Shaw J. B., Cooper-Shepherd D. A., Hewitt D., Wildgoose J. L., Beckman J. S., Langridge J. I., Voinov V. G. Anal. Chem. 2022, 94(9):3888–3896.
Iontová mobilita, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/TOF
ZaměřeníFarmaceutická analýza
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Rychlá a spolehlivá charakterizace syntetických guide RNA (sgRNA) je nezbytná pro rozvoj genových terapií založených na CRISPR-Cas9. Top-down sekvenování nabízí možnost minimalizovat přípravu vzorků a zkrátit dobu analýzy. Integrace cyklické iontové mobility (Cyclic IMS) do hmotnostní spektrometrie může významně snížit přetížení spektra produktovými ionty a tím zvýšit sekvenční pokrytí dlouhých RNA molekul.
Cíle a přehled studie
Studie se zaměřila na ověření přínosu iontové mobility při top-down MS sekvenování čtyř syntetických RNA oligonukleotidů různé délky (25, 50, 75 a 100 nukleotidů). Hlavním cílem bylo porovnat sekvenční pokrytí získané bez mobility a s využitím cyklické IMS a demonstrovat nejvýraznější benefit u delších sgRNA.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky čtyř oligonukleotidů (25mer, 50mer, 75mer, 100mer) byly analyzovány v режиме single-pass na SELECT SERIES Cyclic IMS MS. Před analýzou byly vzorky separovány ACQUITY UPLC Premier systémem s BEH C18 kolonkou (1,7 µm, 2,1 × 100 mm) při 60 °C. Mobilní fáze A obsahovala 7 mM triethylaminu a 80 mM hexafluoroisopropanolu ve vodě, mobilní fáze B 3,5 mM triethylaminu a 40 mM hexafluoroisopropanolu v 50:50 metanol-voda. MS/MS data byla získána v HDMSE režimu s trap collision energií rampovanou mezi 20–37 V dle délky oliga. Iontová mobilita spektra byla rozdělena do 3–5 frakcí, extrahovaných a vyhodnocených v softwaru Driftscope v3.0 a CONFIRM sequence (waters_connect).
Použitá instrumentace
- SELECT SERIES Cyclic IMS (single pass ion mobility).
- ACQUITY UPLC Premier s BEH C18 kolonkou.
- TOF analyzátor s rozlišením Rp = 100 000 FWHM (W mode).
- Softwary Driftscope v3.0 a CONFIRM sequence (waters_connect).
Hlavní výsledky a diskuse
Implementace iontové mobility přinesla nárůst počtu identifikovaných terminálních fragmentů a výrazné zvýšení sekvenčního pokrytí u delších sgRNA:
- 25mer: pokrytí 100 % bez mobility a s mobility (nárůst z 101 na 111 fragmentů).
- 50mer: z 96 % na 100 % (125 → 146 fragmentů).
- 75mer: z 67 % na 96 % (135 → 186 fragmentů).
- 100mer: z 50 % na 74 % (134 fragmentů → zvýšení coverage výrazné).
Analýza ukázala, že u kratších oligonukleotidů je spektrální přetížení nízké, proto je přínos mobility menší. Naopak u delších sgRNA, kde je počet možných fragmentů vysoký, mobilita významně uvolní spektrum a usnadní přiřazení.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda kombinuje rychlost top-down fragmentace s rozlišením mobilitní separace, což přináší:
- Vyšší spolehlivost sekvenčního pokrytí dlouhých RNA.
- Zkrácení analytického workflow díky minimalizaci předběžných úprav.
- Jednodušší automatizaci vyhodnocení fragmentů v softwaru.
Budoucí trendy a možnosti využití
Metodu lze dále rozvíjet následujícími směry:
- Začlenění interních fragmentů pro ještě vyšší pokrytí.
- Vícepásmová cyklická mobilita pro lepší rozlišení.
- Rozšíření aplikace na jiné terapeutické oligonukleotidy a dlouhé RNA sekvence.
- Integrace ECD/ETD fragmentačních technik pro komplementární informace.
Závěr
Cyklická iontová mobilita v top-down MS výrazně zlepšuje pokrytí syntetických guide RNA, zejména u delších sekvencí, kde spektrální přetížení omezuje klasické přístupy. Unikátní geometrie SELECT SERIES Cyclic IMS a vysoké rozlišení TOF analyzátoru společně poskytují efektivní nástroj pro QC a výzkum CRISPR-Cas9 terapeutik.
Reference
1. Avtonomov D. M., Polasky D. A., Ruotolo B. T., Nesvizhskii A. I. Anal. Chem. 2017, 90(3):2369–2375.
2. Shaw J. B., Cooper-Shepherd D. A., Hewitt D., Wildgoose J. L., Beckman J. S., Langridge J. I., Voinov V. G. Anal. Chem. 2022, 94(9):3888–3896.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Electron Capture Dissociation in Combination With High Performance Cyclic Ion Mobility Separation for Detailed Protein Studies
2024|Waters|Aplikace
Application Note Electron Capture Dissociation in Combination With High Performance Cyclic Ion Mobility Separation for Detailed Protein Studies Dale Cooper-Shepherd Waters Corporation This is an Application Brief and does not contain a detailed Experimental section. Abstract Electron capture dissociation (ECD)…
Klíčová slova
mobility, mobilitycyclic, cyclicdissociation, dissociationcapture, captureprotein, proteinelectron, electronstudies, studiesdetailed, detailedcombination, combinationseparation, separationecd, ecdion, ionions, ionsperformance, performancehigh
Sequence Mapping of sgRNA Digests: Leveraging Xevo™ MRT Mass Spectrometer Performance and Streamlining Data Analysis with MAP Sequence 2.0
2025|Waters|Aplikace
Application Note Sequence Mapping of sgRNA Digests: Leveraging Xevo™ MRT Mass Spectrometer Performance and Streamlining Data Analysis with MAP Sequence 2.0 Catalin Doneanu, Alexandre F Gomes, Tatiana Johnston, Chris Preston, Matt Gorton, Bala Addepalli, Scott Berger, Ying Qing Yu Waters…
Klíčová slova
sgrna, sgrnamrt, mrtdigestion, digestionmse, msexevo, xevoqtof, qtofsequence, sequencefragment, fragmentmapping, mappingcaa, caacoverage, coveragedigests, digestsmass, massuplc, uplcoligonucleotide
RNA Digestion Product Mapping Using an Integrated UPLC-MS and Informatics Workflow
2024|Waters|Aplikace
Application Note RNA Digestion Product Mapping Using an Integrated UPLC-MS and Informatics Workflow Catalin E. Doneanu, Chris Preston, Matt Gorton, Tatiana Johnson, Bala Addepalli, Ying Qing Yu Waters Corporation Abstract LC-MS analysis is an indispensable tool for single-guide RNA (sgRNA)…
Klíčová slova
rna, rnainformatics, informaticsmapping, mappingdigestion, digestionuplc, uplcintegrated, integratedproduct, productworkflow, workflowsgrna, sgrnausing, usingoligo, oligoomea, omeasequence, sequenceoligonucleotide, oligonucleotidemap
EXPANDING NATIVE MASS SPECTROMETRY CAPABILITIES FOR SOLUBLE AND MEMBRANE PROTEINS USING A QUADRUPOLE-ION MOBILITY-TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETRY SYSTEM
2024|Waters|Postery
EXPANDING NATIVE MASS SPECTROMETRY CAPABILITIES FOR SOLUBLE AND MEMBRANE PROTEINS USING A QUADRUPOLE-ION MOBILITY-TIME-OF-FLIGHT MASS SPECTROMETRY SYSTEM Brad Williams1, Dale A. Cooper-Shepherd2, Mario Hensen3, Kleitos Sokratos3, Jonathan T.S. Hopper3, and James I. Langridge2 1. Waters Corporation, 34 Maple Drive, Milford,…
Klíčová slova
sid, sidims, imscyclic, cyclicmicelle, micellenative, nativemobility, mobilitymembrane, membraneactivation, activationselect, selectseries, seriesdetergent, detergentbrowsed, browsedautomated, automatedprotein, proteinenables