Quantitative, comprehensive multi-pathway signaling analysis using an optimized phosphopeptide enrichment method combined with an internal standard triggered targeted MS assay
Postery | 2019 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Posttranslační modifikace, zejména fosforylace proteinů, hrají klíčovou roli v regulaci buněčných signálních drah řízením růstu, metabolismu a apoptózy. Kvantifikace fosfoproteomiky za různých biologických podmínek je nezbytná pro pochopení dynamiky těchto drah. Spolehlivá a citlivá analýza nízce zastoupených fosfoproteinů vyžaduje efektivní obohacení a cílené měření pomocí hmotnostní spektrometrie s interními standardy.
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit komplexní metodu pro kvantitativní sledování více signálních drah současně. Autoři spojili optimalizovaný protokol SMOAC pro obohacení fosfopeptidů, panel 146 těžce značených AQUA standardů a dynamicky aktivované cílené měření SureQuant. Metoda umožňuje paralelní zpracování řady stimulovaných vzorků (HeLa, A549 buňky s hIGF-1 a hEGF) a vyhodnocení změn fosforylačního stavu více než 80 proteinů napříč sedmi drahami.
Pro přípravu vzorků byly kultivovány buňky HeLa a A549, exponovány růstovými faktory po předchozím vyhladovění sérem, lysovány a proteiny digesovány enzymem trypsin.
Optimalizovaný SMOAC protokol zvýšil výtěžek a počet identifikovaných fosfopeptidů. Dynamické SureQuant spouštění na základě detekce těžkých peptidů umožnilo vysokou citlivost a reprodukovatelnost měření:
Integrace interních standardů s cílenou MS akvizicí přináší:
Další vývoj může zahrnovat:
Navržená metoda spojující SMOAC obohacení, těžké AQUA standardy a SureQuant poskytuje robustní řešení pro kvantitativní vícecestnou analýzu buněčných signálních drah. Díky vysoké citlivosti a reproducibilitě je vhodná pro výzkum dynamiky fosforylace, farmakologický screening i klinické aplikace.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Posttranslační modifikace, zejména fosforylace proteinů, hrají klíčovou roli v regulaci buněčných signálních drah řízením růstu, metabolismu a apoptózy. Kvantifikace fosfoproteomiky za různých biologických podmínek je nezbytná pro pochopení dynamiky těchto drah. Spolehlivá a citlivá analýza nízce zastoupených fosfoproteinů vyžaduje efektivní obohacení a cílené měření pomocí hmotnostní spektrometrie s interními standardy.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a ověřit komplexní metodu pro kvantitativní sledování více signálních drah současně. Autoři spojili optimalizovaný protokol SMOAC pro obohacení fosfopeptidů, panel 146 těžce značených AQUA standardů a dynamicky aktivované cílené měření SureQuant. Metoda umožňuje paralelní zpracování řady stimulovaných vzorků (HeLa, A549 buňky s hIGF-1 a hEGF) a vyhodnocení změn fosforylačního stavu více než 80 proteinů napříč sedmi drahami.
Použitá metodika a instrumentace
Pro přípravu vzorků byly kultivovány buňky HeLa a A549, exponovány růstovými faktory po předchozím vyhladovění sérem, lysovány a proteiny digesovány enzymem trypsin.
- SMOAC obohacení: sekvenční použití TiO2 a Fe-NTA kitů (Pierce Hi-Select) pro izolaci fosfopeptidů.
- Interní standardy: 146 syntetických těžce značených fosfopeptidů AQUA (100 fmol na mg proteinu).
- Chromatografie: nanoLC separace na colonne EASY-Spray C18 a EASY-nLC 1200 / Dionex UltiMate 3000.
- MS akvizice: Orbitrap Exploris 480 a Orbitrap Eclipse (SureQuant, PRM), Q Exactive HF pro DDA, DIA.
- Data analysis: Proteome Discoverer 2.2 (Sequest HT, PhosphoRS), Skyline pro cílené kvantifikace.
Hlavní výsledky a diskuse
Optimalizovaný SMOAC protokol zvýšil výtěžek a počet identifikovaných fosfopeptidů. Dynamické SureQuant spouštění na základě detekce těžkých peptidů umožnilo vysokou citlivost a reprodukovatelnost měření:
- Více než 90 % těžkých standardů bylo kvantifikováno s konzistentní citlivostí.
- Detekce přibližně 60 endogenních a 134 těžkých fosfopeptidů během jednoho běhu.
- Diferenciální fosforylace se lišila mezi HeLa (+hEGF) a A549 (+hIGF) buňkami, což dokládá schopnost metody odhalit biologicky relevantní změny.
Přínosy a praktické využití metody
Integrace interních standardů s cílenou MS akvizicí přináší:
- Jednorázovou analýzu až ~146 fosfopeptidů napříč vícero klíčovými signálními drahami.
- Vysokou citlivost, přesnost a specificitu díky SureQuant triggered MS2.
- Možnost standardizace workflow pro farmakologické šetření, biomarkerové studie a průmyslovou QA/QC.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další vývoj může zahrnovat:
- Rozšíření panelu interních standardů o další modifikace (ubikvitinace, acetylace).
- Automatizaci SMOAC protokolů pro vysokopropustné platformy.
- Integraci s bioinformatickými nástroji pro pokročilou analýzu sítí a stochiometrie fosforylace.
- Kombinaci s single-cell proteomikou pro mapování signálních dějů na úrovni jednotlivých buněk.
Závěr
Navržená metoda spojující SMOAC obohacení, těžké AQUA standardy a SureQuant poskytuje robustní řešení pro kvantitativní vícecestnou analýzu buněčných signálních drah. Díky vysoké citlivosti a reproducibilitě je vhodná pro výzkum dynamiky fosforylace, farmakologický screening i klinické aplikace.
Použitá instrumentace
- Thermo Scientific Orbitrap Exploris 480, Orbitrap Eclipse Tribrid, Q Exactive HF.
- Dionex UltiMate 3000 RSLCnano, EASY-nLC 1200, EASY-Spray C18 kolony.
- Pierce Hi-Select TiO2 a Fe-NTA obohacovací kity, EasyPep Mini MS Sample Prep, C18 Spin Tips.
- Software: Proteome Discoverer 2.2, Skyline.
Reference
- Logue JS, Morrison DK. Complexity in the signaling network: insights from the use of targeted inhibitors in cancer therapy. Genes Dev. 2012 Apr 1;26(7):641–650.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Quantitative, comprehensive multi-pathway signaling analysis using an optimized phosphopeptide enrichment method combined with an internal standard triggered targeted MS assay
2019|Thermo Fisher Scientific|Postery
Quantitative, comprehensive multi-pathway signaling analysis using an optimized phosphopeptide enrichment method combined with an internal standard triggered targeted MS assay Bhavin Patel1; Penny Jensen1; Aaron S. Gajadhar2; Sebastien Gallien3; Jae Choi1; Romain Huguet2; Graeme McAlister2; Derek Bailey2; Shannon Eliuk2; Markus…
Klíčová slova
phosphopeptide, phosphopeptidesignaling, signalingsurequant, surequanthela, helaphosphopeptides, phosphopeptideshegf, hegfsmoac, smoacegf, egfpathway, pathwayenrichment, enrichmentheavy, heavysmaoc, smaocpeptides, peptideshiselecttm, hiselecttmenriched
SureQuant Targeted Mass Spectrometry Standards and Assay Panel for Quantitative Analysis of Phosphorylated Proteins from Multiple Signaling Pathways 
2021|Thermo Fisher Scientific|Postery
SureQuant Targeted Mass Spectrometry Standards and Assay Panel for Quantitative Analysis of Phosphorylated Proteins from Multiple Signaling Pathways Bhavin Patel1, Penny Jensen1, Amirmansoor Hakimi2, Sebastien Gallien3,4, Aaron Gajadhar2, Ana Martinez Del Val5, Jesper Olsen5, Andreas Huhmer2, Daniel Lopez-Ferrer2, Ryan Bomgarden1,…
Klíčová slova
phosphopeptide, phosphopeptidesignaling, signalingphosphorylated, phosphorylatedsurequant, surequantnta, ntapathways, pathwaysenrichment, enrichmentprm, prmmultipathway, multipathwayphosphosites, phosphositesmagnetic, magneticphosphopeptides, phosphopeptidesphosphorylation, phosphorylationskyline, skylinebead
SureQuant Targeted Mass Spectrometry Standards and Assay Panel for Quantitative Analysis of Phosphorylated Proteins from Multiple Signaling Pathways
2021|Thermo Fisher Scientific|Postery
SureQuant Targeted Mass Spectrometry Standards and Assay Panel for Quantitative Analysis of Phosphorylated Proteins from Multiple Signaling Pathways Bhavin Patel1, Penny Jensen1, Amirmansoor Hakimi2, Sebastien Gallien3,4, Aaron Gajadhar2, Ana Martinez Del Val5, Jesper Olsen5, Andreas Huhmer2, Daniel Lopez-Ferrer2, Ryan Bomgarden1,…
Klíčová slova
phosphopeptide, phosphopeptidesignaling, signalingphosphorylated, phosphorylatedsurequant, surequantnta, ntapathways, pathwaysenrichment, enrichmentprm, prmmultipathway, multipathwayphosphosites, phosphositesmagnetic, magneticphosphopeptides, phosphopeptidesphosphorylation, phosphorylationskyline, skylinebead
Turnkey, Multi-pathway Signaling Analysis Using a Synthetic Phosphopeptide Panel, Standardized Sample Preparation Kits and SureQuant Internal Standard Targeted Quantitation
2020|Thermo Fisher Scientific|Postery
Turnkey, Multi-pathway Signaling Analysis Using a Synthetic Phosphopeptide Panel, Standardized Sample Preparation Kits and SureQuant Internal Standard Targeted Quantitation Aaron S. Gajadhar1; Bhavin Patel2; Penny Jensen2; Sebastien Gallien3,4; Romain Huguet1; Kay Opperman2; John C Rogers2; Andreas Huhmer1; Daniel Lopez-Ferrer1 1Thermo…
Klíčová slova
surequant, surequantsmoac, smoacphosphopeptide, phosphopeptidesignaling, signalingprm, prmphosphopeptides, phosphopeptidesendogenous, endogenouspathway, pathwayenrichment, enrichmenthiselecttm, hiselecttmmultipathway, multipathwaytargeted, targetedconstrain, constrainode, odedda