State-of-the-art rapid stepped collision energy in an Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer

Význam tématu

Rychlá a citlivá fragmentace v hmotnostní spektrometrii je klíčová pro detailní analýzu proteinů, zejména glykoproteomiky a kvantitativních experimentů s izotopově značenými markery. Zlepšení rychlosti skenování a efektivity srážecí energie otevírá nové možnosti pro komplexní studium struktury a relativní kvantifikaci biomolekul v bioanalytice.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo vyhodnotit výkon nejnovějšího Orbitrap Astral Zoom MS s implementací rychlé stepped collision energy (SCE) oproti předchozímu Orbitrap Astral MS. Studie zahrnovala měření skutečné rychlosti skenování, identifikaci a kvantifikaci glykopeptidů z lidské plazmy a relativní kvantifikaci pomocí TMT11plex standardů bez ztráty hloubky pokrytí proteomu.

Použitá metodika

Experimenty byly provedeny v režimu data dependent acquisition s jednou až třemi krokovými Normalized Collision Energies při fixním injekčním čase 1 a 3 milisekundy. Pro glykopeptidovou část byla použita lidská plazma (500 ng na injekci), pro kvantifikaci TMT11plex kvasinkový digest (500 ng). Surová data se analyzovala softwarem Byonic se striktní FDR 1 a filtrací glykanů.

Použitá instrumentace

• Orbitrap Astral Zoom Mass Spectrometer
• Orbitrap Astral Mass Spectrometer (pro srovnání)
• Vanquish Neo UHPLC systém (Thermo Scientific)
• Aurora Ultimate TS C18 kolona 25×75 mm
• FlexMix kalibrační roztok

Hlavní výsledky a diskuse

Orbitrap Astral Zoom MS dosáhl dvojnásobku rychlosti skenování pro dvě a tři kroky srážecí energie oproti předchůdci (přibližně 230 a 180 Hz při 1 ms; 155 a 130 Hz při 3 ms). Péptidová analýza lidské plazmy prokázala o 11,5 až 14,4 % více identifikovaných glykopeptidů, vyšší Byonic skóre a stabilní počet prekurzorů. V TMT experimentech nedošlo ke snížení počtu použitelých spektrogramů ani proteinových skupin, přičemž průměrný poměr signálu k šumu reporter iontů se zvýšil o desítky procent.

Přínosy a praktické využití metody

Zavedení rychlého stepped collision energy v Orbitrap Astral Zoom MS umožňuje:

• Výrazné zrychlení MS2 provozu bez kompromisů v kvalitě spekter
• Zvýšení počtu identifikovaných glykopeptidů a lepší strukturální informaci
• Spolehlivou kvantifikaci pomocí TMT s vyšším SNR

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj může směřovat k integraci adaptivních kolizních schémat v reálném čase, rozšíření na DIA přístupy, detekci jiných posttranslačních modifikací a zvýšení propustnosti pro klinické a průmyslové aplikace. Kombinace s umělou inteligencí a rychlými databázovými algoritmy dále zvýší informační obsah měření.

Závěr

Orbitrap Astral Zoom MS s rapidním stepped collision energy znamená významný posun ve výkonu hmotnostní spektrometrie. Výsledky prokázaly dvojnásobnou rychlost skenování, vyšší počet identifikací a kvalitnější kvantifikaci bez kompromisů v pokrytí proteomu.

Reference

[1] J. M. Garland et al. State-of-the-art Glycopeptide Identification Using an Orbitrap-Astral Mass Spectrometer, HUPO2024, P-I-0115, 2024