Evaluation of search engines for phosphopeptide identification and quantitation
Postery | 2016 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Identifikace a kvantifikace fosfopeptidů je klíčová pro pochopení regulačních mechanismů post-translačních modifikací v buňce. Fosforylace ovlivňuje signalizaci, metabolismus a buněčné procesy, proto přesné nástroje pro analýzu fosfoproteomu usnadňují identifikaci nových biologických cílů a validaci terapeutických markerů.
Studie hodnotí výkon různých vyhledávacích algoritmů (Sequest HT, Mascot, Byonic, Andromeda v MaxQuant) při analýze fosfopeptidů získaných z obohaceného a multiplexovaného vzorku. Hlavním cílem bylo porovnat určité fragmentační režimy (HCD, CID, EThcD, MSA-CID) a ověřit kvantitační přesnost pomocí isobarického značení (TMT 10-plex) v modelech s lidským a drožďovým proteomem.
Vzorky HeLa buněk a droždí byly digesovány, obohaceny o fosfopeptidy technikou Fe-NTA a značené TMT 10-plex. Multiplexované vzorky se chromatograficky dělily na Easy-nLC 1000 s 50 cm EASY-Spray kolonkou a analyzovaly na Orbitrap Fusion Lumos. Srovnány byly fragmentační metody:
HCD poskytlo nejvyšší či druhý nejvyšší počet fosfopeptidových identifikací ve všech vyhledávačích. EThcD zaostával kvůli nižší rychlosti skenování, ale přispíval k doplňkovým identifikacím. MSA-CID zlepšil průnik identifikací mezi CID a HCD až o 21 %.
Byonic vykázal nejvyšší počet celkových i lokalizačně jistých fosfosít a bioinformatické score často favorizovalo neutral loss signály. Sequest HT a MaxQuant s Andromedou měly srovnatelnou identifikaci, Mascot mírně zaostával.
Kvantitativní část se dvěma proteomy (HeLa vs. droždí) prokázala, že po korekci izotopických faktorů a použití SPS MS3 jsou TMT poměry na lidském proteomu soustředěny kolem očekávané hodnoty log2(8:1)≈3. Měřená přesnost byla podobná napříč všemi enginy.
Optimalizace fragmentačních režimů a výběr vyhledávacího enginu umožňuje maximalizovat počet identifikovaných fosfopeptidů a jistotu lokalizace fosforylačních míst. Multiplexní TMT kvantifikace s SPS MS3 eliminuje interference izobarických kanálů, což zajišťuje robustní měření relativních změn fosforylace mezi podmínkami. Tento přístup je vhodný pro biomedicínský výzkum i farmaceutický vývoj.
Nové fragmentační kombinace zdokonalují hloubku pokrytí fosfoproteomu. Rozvoj AI-podpořených algoritmů pro scoring a lokalizaci PTM dále zvýší selektivitu a citlivost. Předpokládá se nástup dalších isobarických značících reagentů s vyšší multiplexací a zlepšenou chemickou stabilitou. Integrace dat z ion-mobility spektrometrů a hlubší využití strojového učení nabídnou komplexnější pohled na fosfoproteomiku v širších biologických kontextech.
Pro analýzu fosfoproteomu se HCD jako primární fragmentace ukázalo za stávajících podmínek zařazeno mezi nejefektivnější. Byonic poskytuje nejvíce jistých lokalizací, Sequest HT a MaxQuant nabízejí vyvážený výkon. Multiplexní TMT kvantifikace s SPS MS3 zajišťuje konzistentní a přesné poměry i v komplexních vzorcích.
Software, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Identifikace a kvantifikace fosfopeptidů je klíčová pro pochopení regulačních mechanismů post-translačních modifikací v buňce. Fosforylace ovlivňuje signalizaci, metabolismus a buněčné procesy, proto přesné nástroje pro analýzu fosfoproteomu usnadňují identifikaci nových biologických cílů a validaci terapeutických markerů.
Cíle a přehled studie
Studie hodnotí výkon různých vyhledávacích algoritmů (Sequest HT, Mascot, Byonic, Andromeda v MaxQuant) při analýze fosfopeptidů získaných z obohaceného a multiplexovaného vzorku. Hlavním cílem bylo porovnat určité fragmentační režimy (HCD, CID, EThcD, MSA-CID) a ověřit kvantitační přesnost pomocí isobarického značení (TMT 10-plex) v modelech s lidským a drožďovým proteomem.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky HeLa buněk a droždí byly digesovány, obohaceny o fosfopeptidy technikou Fe-NTA a značené TMT 10-plex. Multiplexované vzorky se chromatograficky dělily na Easy-nLC 1000 s 50 cm EASY-Spray kolonkou a analyzovaly na Orbitrap Fusion Lumos. Srovnány byly fragmentační metody:
- HCD (orbitrap, vysoké rozlišení MS2)
- CID (ion-trap MS2)
- EThcD (ETD se suplementárním HCD)
- MSA-CID (multistage activation s orbitrap detekcí)
Hlavní výsledky a diskuse
HCD poskytlo nejvyšší či druhý nejvyšší počet fosfopeptidových identifikací ve všech vyhledávačích. EThcD zaostával kvůli nižší rychlosti skenování, ale přispíval k doplňkovým identifikacím. MSA-CID zlepšil průnik identifikací mezi CID a HCD až o 21 %.
Byonic vykázal nejvyšší počet celkových i lokalizačně jistých fosfosít a bioinformatické score často favorizovalo neutral loss signály. Sequest HT a MaxQuant s Andromedou měly srovnatelnou identifikaci, Mascot mírně zaostával.
Kvantitativní část se dvěma proteomy (HeLa vs. droždí) prokázala, že po korekci izotopických faktorů a použití SPS MS3 jsou TMT poměry na lidském proteomu soustředěny kolem očekávané hodnoty log2(8:1)≈3. Měřená přesnost byla podobná napříč všemi enginy.
Přínosy a praktické využití metody
Optimalizace fragmentačních režimů a výběr vyhledávacího enginu umožňuje maximalizovat počet identifikovaných fosfopeptidů a jistotu lokalizace fosforylačních míst. Multiplexní TMT kvantifikace s SPS MS3 eliminuje interference izobarických kanálů, což zajišťuje robustní měření relativních změn fosforylace mezi podmínkami. Tento přístup je vhodný pro biomedicínský výzkum i farmaceutický vývoj.
Budoucí trendy a možnosti využití
Nové fragmentační kombinace zdokonalují hloubku pokrytí fosfoproteomu. Rozvoj AI-podpořených algoritmů pro scoring a lokalizaci PTM dále zvýší selektivitu a citlivost. Předpokládá se nástup dalších isobarických značících reagentů s vyšší multiplexací a zlepšenou chemickou stabilitou. Integrace dat z ion-mobility spektrometrů a hlubší využití strojového učení nabídnou komplexnější pohled na fosfoproteomiku v širších biologických kontextech.
Závěr
Pro analýzu fosfoproteomu se HCD jako primární fragmentace ukázalo za stávajících podmínek zařazeno mezi nejefektivnější. Byonic poskytuje nejvíce jistých lokalizací, Sequest HT a MaxQuant nabízejí vyvážený výkon. Multiplexní TMT kvantifikace s SPS MS3 zajišťuje konzistentní a přesné poměry i v komplexních vzorcích.
Reference
- Marx H. et al. Nat Biotechnol. 2013;31(6):557–564.
- Nagaraj N. et al. J Proteome Res. 2010;9(12):6786–6794.
- Frese C. et al. J Proteome Res. 2013;12(3):1520–1525.
- Schroeder M. et al. Anal Chem. 2004;76:3590–3598.
- Jiang X. et al. ASMS poster 2016: Sensitive and accurate quantitation of phosphopeptides using TMT isobaric labeling.
Podobná PDF
Sensitive and Accurate Quantitation of Phosphopeptides Using TMT Isobaric Labeling Technique
2016|Thermo Fisher Scientific|Postery
Xiaoyue Jiang1, Ryan Bomgarden2, Joseph Brown1, Rosa Viner1, Andreas R Huhmer1 1 Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA; 2Thermo Fisher Scientific, Rockford, IL Poster Note 64779 Sensitive and Accurate Quantitation of Phosphopeptides Using TMT Isobaric Labeling Technique Sensitive and accurate…
Klíčová slova
phosphopeptides, phosphopeptidesphosphopeptide, phosphopeptidetrigger, triggerconfident, confidenthcd, hcdpeptides, peptidestmt, tmtneutral, neutralunenriched, unenrichedlocalizaton, localizatonloss, losssps, spsphosphoproteome, phosphoproteomemsa, msapeptide
Optimized Search Strategy to Maximize PTM Characterization and Protein Coverage in Proteome Discoverer Software
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Xiaoyue Jiang1, David Horn1, Michael Blank1, Devin Drew1, Bernard Delanghe2, Rosa Viner1, Andreas FR Huhmer1 1 Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, USA; 2Thermo Fisher Scientific, Bremen, Germany Key Words Protein coverage, post-translational modification (PTM), Proteome Discoverer, SEQUEST, Byonic, Mascot,…
Klíčová slova
byonic, byonicsequest, sequestsearch, searchmaxquant, maxquantpropionyl, propionylmascot, mascotpeptide, peptidefdr, fdrprotein, proteinproteome, proteomeengines, enginesdiscoverer, discovererengine, engineptm, ptmhela
Thermo Scientific Proteome Discoverer software
2022|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace
The intelligent protein informatics platform Thermo Scientific Proteome Discoverer software Transform proteomics mass spectrometry data into insights Thermo Scientific™ Proteome Discoverer™ software enables comprehensive proteomics data processing workflows empowered by artificial intelligence. • Powerful and flexible framework: Optimized analysis for…
Klíčová slova
inferys, inferysdiscoverer, discovererrescoring, rescoringproteome, proteomepsms, psmschimerys, chimerysworkflows, workflowspeptides, peptideslfq, lfqsearch, searchtmt, tmtpeptide, peptidesequest, sequestproteomics, proteomicsconsensus
IMSC: Optimization of crosslinked peptide analysis on an Orbitrap Fusion Lumos mass spectrometer
2016|Thermo Fisher Scientific|Postery
Thermo Scientific™ Proteome Discoverer™ using a XlinkX software node. Methods: Different amine-reactive, homobifuctional crosslinkers including disuccinimidyl Results: For both DSSO and BuUrBu, we identified over 40 BSA inter-crosslinked peptides 2 CID for DSSO. We also to less than(DSS), 20 using…
Klíčová slova
crosslinked, crosslinkedbuurbu, buurbucleavable, cleavablecrosslinkers, crosslinkersethcd, ethcddsso, dssopeptides, peptidesprotein, proteincrosslinking, crosslinkingidentified, identifiedxlinkx, xlinkxsequestht, sequesthtcid, cidlumos, lumosbsa