ŘEŠENÉ PŘÍKLADY INTERPRETACE PRODUKTOVÝCH SPEKTER PEPTIDŮ

Význam tématu

Interpretace produktových hmotnostních spekter peptidů je zásadní pro identifikaci struktury neribozomálních peptidů v oblasti přírodních produktů, farmaceutického vývoje a QA QC procesů.

Cíle a přehled studie

Studie ukazuje modelové postupy pro čtyři typy peptidů lineární, cyklický, lineární s postranním řetězcem a cyklický s postranním řetězcem. Ke každému typu je uvedeno zadání, krok za krokem řešení fragmentačního spektra a konečná sekvence. Součástí je demo softwaru CycloBranch pro de novo sekvenování.

Použitá metodika a instrumentace

• Hmotnostní spektrometrie s nízkým a vysokým rozlišením
• Kolizně indukovaná fragmentace založená na modelu mobilního protonu
• Detekce řad b iontů, y iontů a a iontů
• Analýza izotopové struktury fragmentů
• Bioinformatický nástroj CycloBranch s databází stavebních bloků a de novo algoritmem

Hlavní výsledky a diskuse

• Definování sekvence lineárního peptidu na základě m z hodnot iontů b a y
• Interpretace cyklického peptidu s využitím superpozice linearizovaných fragmentů a označování xy iontů
• Řešení lineárního peptidu s postranním řetězcem a částečné určení větvení
• Identifikace cyklického peptidu s postranním řetězcem a potvrzení větvení
• Prezentace postupů pro poznání modifikací methylace, acetylace a deamidace
• Ukázka přístupu ke scrambling efektu v cyklických strukturách
• Demonstrace cesty od fragmentačních rozdílů k sumárnímu vzorci peptidu
• Nasazení CycloBranch k vygenerování kandidátních sekvencí a skórování proti experimentálnímu spektru

Přínosy a praktické využití metody

Analytická strategie umožňuje systematickou strukturalizaci peptidů bez předchozí znalosti sekvence. Postupy lze uplatnit v oboru přírodních produktů, lékařských preparátů, průmyslové QA QC a biotechnologickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření databází neribozomálních peptidů a jejich modifikací
• Integrace s NMR a rentgenovou difrakcí pro ověření stereochemie
• Implementace strojového učení k vyššímu rozlišení fragmentační analýzy
• Vyšetřování chiralit pomocí GC MS po hydrolýze peptidů
• Automatizace workflow de novo sekvenování v online platformách

Závěr

Popsané postupy poskytují jasnou metodiku interpretace produktových hmotnostních spekter různých typů peptidů. Kombinace manuálních analýz s bioinformatickým nástrojem CycloBranch zvyšuje efektivitu a spolehlivost de novo sekvenování neribozomálních peptidů.

Reference

1. Škultéty L Novák J Havlíček V Chem Listy 114 145 2020
2. Novák J Lemr K Schug KA Havlíček V J Am Soc Mass Spectrom 26 1780 2015
3. Wright P Alex A Pullen F Rapid Commun Mass Spectrom 30 1163 2016
4. Cautereels J Blockhuys F J Am Soc Mass Spectrom 28 1227 2017
5. Vaisar T Urban J J Mass Spectrom 33 505 1998
6. Caboche S Pupin M Leclère V Fontaine A Jacques P Kucherov G Nucleic Acids Res 36 D326 2008
7. Bleiholder C Osburn S Williams TD Suhai S Van Stipdonk M Harrison AG Paizs B J Am Chem Soc 130 17774 2008
8. Jegorov A Paizs B Žabka M Kuzma M Havlíček V Giannakopulos AE Derrick PJ Eur J Mass Spectrom 9 105 2003
9. Havlíček V Jegorov A Sedmera P Wagnerredeker W Ryska M J Mass Spectrom 30 940 1995
10. Zahradníčková H Hartvich P Šimek P Hušek P Amino Acids 35 445 2008
11. Pavlásková K a 13 spoluautorů J Nat Prod 73 1027 2010
12. Přichystal J Schug KA Lemr K Novák J Havlíček V Anal Chem 88 10338 2016