Novel XL-MS analysis workflows for membrane protein characterization
Postery | 2024 | Thermo Fisher Scientific | HUPOInstrumentace
Membránové proteiny tvoří zhruba 30 % celého proteomu a představují více než polovinu farmaceutických cílů. Jejich analýza je však náročná kvůli hydrofobní povaze a potřebě membránových mimetik pro udržení nativní struktury.
Cílem bylo vyvinout a otestovat end-to-end workflow pro cross-linking hromadovou spektrometrii (XL-MS) membránových proteinů v různých mimetikách (detergenty a SMALPs). Studie zahrnovala porovnání různých homobifunkčních crosslinkerů (DSS, DSSO, tBuPhoX) a zavedení disulfidového mapování pomocí MAAH-FAIMS-LC-EThcD.
Optimalizované workflowy umožňují komplexní strukturální studium membránových proteinů v podmínkách blízkých nativním, minimalizují manipulaci s pufry a zkracují čas přípravy vzorku. Metody lze aplikovat na farmaceutický výzkum GPCR, virových proteinů a enzymatickou QA/QC v průmyslu.
Vyvinuté end-to-end XL-MS workflowy pro membránové proteiny poskytují vysoké sekvenční pokrytí, spolehlivé mapování křížových vazeb a disulfidů v detergentech i SMALP. In-solution digesce s FAIMS-LC-EThcD výrazně zjednodušuje analýzu citlivých membránových systémů bez potřeby výměny pufru.
LC/MS, LC/Orbitrap, LC/HRMS, LC/MS/MS, Software
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Membránové proteiny tvoří zhruba 30 % celého proteomu a představují více než polovinu farmaceutických cílů. Jejich analýza je však náročná kvůli hydrofobní povaze a potřebě membránových mimetik pro udržení nativní struktury.
Cíle a přehled studie
Cílem bylo vyvinout a otestovat end-to-end workflow pro cross-linking hromadovou spektrometrii (XL-MS) membránových proteinů v různých mimetikách (detergenty a SMALPs). Studie zahrnovala porovnání různých homobifunkčních crosslinkerů (DSS, DSSO, tBuPhoX) a zavedení disulfidového mapování pomocí MAAH-FAIMS-LC-EThcD.
Použitá metodika a instrumentace
- Křížení membránových proteinů v mikronanopartikelových SMALP či v detergentních micelách (DDM/CHS, LMNG) pomocí DSS, DSSO, tBuPhoX.
- Odstranění SMALP s MgCl₂, denaturace a alkylace, digesce trypsinem nebo pepsinem.
- Disulfidové mapování: MAAH (microwave-assisted acid hydrolysis), C18 stagetipy.
- LC-MS/MS: Thermo Vanquish Neo s EASY-Spray kolonkou, gradient 6–35 % acetonitrilu, Orbitrap Ascend Tribrid se/sebe FAIMS Pro Duo.
- OBE-native MS + DMT na Thermo Q Exactive UHMR.
- Analýza dat: Proteome Discoverer 3.2, XlinkX 3.2, SEQUEST HT, vizualizace v XMASS, XMAS v ChimeraX a PyMOL.
Hlavní výsledky a diskuse
- In-solution digesce dosáhla vyššího sekvenčního pokrytí (>90 %) a více identifikací crosslinkovaných peptidů než in-gel workflow.
- DSS poskytl více celkových křížových vazeb, tBuPhoX zvýraznil oblasti v blízkosti membrány a dimerizační rozhraní.
- MAAH-FAIMS-LC-EThcD workflow umožnil mapování disulfidových vazeb u GPCR AT2R bez výměny pufru a dosáhl vysokého pokrytí (>80 %).
- Analýza hSERINC3 kombinací native MS+DMT, MAAH a XL-MS potvrdila architekturu dvou α-šroubovicových svazků a odhalila flexibilitu domény H8.
Přínosy a praktické využití metody
Optimalizované workflowy umožňují komplexní strukturální studium membránových proteinů v podmínkách blízkých nativním, minimalizují manipulaci s pufry a zkracují čas přípravy vzorku. Metody lze aplikovat na farmaceutický výzkum GPCR, virových proteinů a enzymatickou QA/QC v průmyslu.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace XL-MS s nativními MS a kryo-EM pro víceúrovňové modelování proteinových komplexů.
- Rozšíření MAAH-FAIMS-LC-EThcD na studium dalších posttranslačních modifikací.
- Automatizace přípravy SMALP vzorků a vývoj nových crosslinkerů pro detailní mapování interakcí.
Závěr
Vyvinuté end-to-end XL-MS workflowy pro membránové proteiny poskytují vysoké sekvenční pokrytí, spolehlivé mapování křížových vazeb a disulfidů v detergentech i SMALP. In-solution digesce s FAIMS-LC-EThcD výrazně zjednodušuje analýzu citlivých membránových systémů bez potřeby výměny pufru.
Reference
- Dodge G.J. et al. Mapping the architecture of the initiating phosphoglycosyl transferase from S. enterica O-antigen biosynthesis in a liponanoparticle. eLife 2024;12:RP91125.
- Heissel S. et al. Fast and Accurate Disulfide Bridge Detection. Mol. Cell Proteomics MCP 2024;23(5):100759.
- Liu W. et al. Online Buffer Exchange Enables Automated Membrane Protein Analysis by Native Mass Spectrometry. Anal Chem 2023;95(47):17212–17219.
- Lagerwaard I.M. et al. Xlink Mapping and AnalySis (XMAS) – Smooth Integrative Modeling in ChimeraX. bioRxiv 2022;doi:10.1101/2022.04.21.489026.
- Zhang H. et al. Structural basis for selectivity and diversity in angiotensin II receptors. Nature 2017;544(7650):327–332.
- Leonhardt S.A. et al. Antiviral HIV-1 SERINC restriction factors disrupt virus membrane asymmetry. Nat Commun 2023;14(1):4368.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Optimization of FAIMS-XL-MS Workflow for Phospho-Enrichable Crosslinkers
2022|Thermo Fisher Scientific|Postery
Optimization of FAIMS-XL-MS Workflow for Phospho-Enrichable Crosslinkers Yuqi Shi1, Brand D. Groppe2, Leigh Foster3, Ryan Bomgarden3, Rosa Viner1, Thermo Fisher Scientific, 1San Jose, CA, 2Kansas City, MO, 3Rockford, IL Previously we described optimized FAIMS XL-MS workflow for instruments with ion-funnel…
Klíčová slova
faims, faimsphox, phoxdspp, dsppdsso, dssomagnetic, magneticagarose, agaroseidentified, identifiednta, ntabeads, beadsphospho, phosphoenrichable, enrichableenrich, enrichcrosslinkers, crosslinkerscrosslinker, crosslinkercrosslinked
Crosslinking mass spectrometry (XL-MS) goes mainstream
2018|Thermo Fisher Scientific|Technické články
proteomics WHITE PAPER 65343 Crosslinking mass spectrometry (XL-MS) goes mainstream Mass spectrometrists and structural biologists guide to using XL-MS to understand the structure and function of molecular machines Author Executive summary Julian Saba, Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, USA…
Klíčová slova
crosslinked, crosslinkedprotein, proteinpeptides, peptidescrosslinking, crosslinkingcrosslinkers, crosslinkersdsso, dssointeractions, interactionsmass, masspeptide, peptidecan, canions, ionscleavable, cleavableproteins, proteinscomplexes, complexesresearchers
Evaluation of FAIMS Technology for Mass Spec Analysis of Chemical Cross-linked Peptides
2019|Thermo Fisher Scientific|Postery
Evaluation of FAIMS Technology for Mass Spec Analysis of Chemical Cross-linked Peptides Rosa Viner1; Leigh A Foster2; Ryan D. Bomgarden2; Michael W. Belford1; Satendra Prasad1; Romain Huguet1; Eloy R. Wouters1 , 1Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA; 2Rockford, IL ABSTRACT…
Klíčová slova
faims, faimsscx, scxpeptides, peptidescrosslinked, crosslinkeddss, dsscross, crossfractionation, fractionationlinked, linkedmass, massnce, ncemax, maxunmodified, unmodifiedpierce, piercesettings, settingshcd
New tools for improved proteomics results
2022|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
Proteomics New tools for improved proteomics results Sample preparation, quantitation, and instrument calibration reagents for proteomic mass spectrometry Introduction We offer a complete portfolio of sample preparation, protein quantitation, and instrument calibration solutions and standards designed for better mass spectrometry…
Klíčová slova
surequant, surequanteasypep, easypepprotein, proteinpierce, piercephosphopeptide, phosphopeptidetmtpro, tmtprotbdspp, tbdsppakt, aktpeptide, peptidethermo, thermokit, kitdisuccinimidyl, disuccinimidylscientific, scientificdspp, dspppeptides