Double Barrel ESI Source and Novel Tandem NanoLC-MS Setup Enables 24/7 Proteome Profiling with Close to 100% MS Utilization
Postery | 2020 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
NanoLC-MS technologie představuje zlatý standard pro detailní proteomické analýzy díky vysoké citlivosti a selektivitě. Nicméně klasické nanoLC-MS systémy trpí nízkou využitelností hmotnostního spektrometru (MS), protože značná část doby se věnuje injekci, praní a ekvilibraci kolony místo získávání dat. Zvýšení MS využití je klíčové pro dosah hlubšího proteomického pokrytí, vyšší produktivitu a efektivní 24/7 provoz bez ztráty datového obsahu.
Cílem studie bylo navrhnout a ověřit tandem nanoLC-MS/MS platformu pro maximální využití MS (>95 %) a kontinuální provoz až 24/7. Práce kombinuje dva analytické nanoLC kanály se samostatnými kolónami, inteligentní „look ahead“ injekce a automatické přepínání kolony během běhu. Výsledkem je uživatelsky přímočaré rozhraní podobné standardním nanoLC sekvencím, ale s vysokou průchodností a bez kompromisů v chromatografickém rozlišení.
Tandemní nanoLC-MS platforma dosahuje využití MS nad 95 % při gradientu 90 min. Za 24/7 provozu identifikovala přes 73 000 peptidů a 6 700 proteinových skupin na každé kolóně v opakovaných bězích. Systém generuje více než 800 identifikovaných peptidů za minutu měření. Mezi běhy byla dosažena shoda více než 90 % proteinů a 80 % peptidových skupin, retence peptidů vykazovala 96 % opakovatelnost s odchylkou pod 1 minutu, variabilita proteinové abundace byla ≤25 %. Platforma umožňuje plynulé přepínání kolón a paralelní praní a ekvilibraci bez vlivu na kvalitu separace.
Nová konfigurace nabízí vysokou datovou produktivitu a reprodukovatelnost, což je klíčové pro vysoce propustné proteomické laboratoře, farmaceutický výzkum, QA/QC a longitudinální studie. Snížení nevyužitého času MS zvyšuje počet získaných identifikací na jednotku času a umožňuje efektivní nepřetržitý provoz bez ztráty výkonu.
Platforma lze dále rozšířit o cílené analýzy, kvantitativní metody s izotopově značenými standardy (TMT, SILAC) či hlubší mapování PTM (fosfoproteomika). Integrace automatizovaných skriptů pro adaptivní přepínání a umělé inteligence pro optimalizaci gradientů nabídne další nárůst využití a flexibilitu. Vývoj vícekanálových zdrojů ESI a vyššího paralelismu může vést k novým standardům v proteomice.
Studie představuje úspěšné využití tandemního nanoLC-MS systému a double barrel ESI zdroje pro téměř stoprocentní využití MS. Systém dosahuje vysoké hloubky proteomu, vynikající reprodukovatelnosti a podporuje 24/7 provoz, čímž nastavuje nový standard pro rychlé a citlivé proteomické analýzy.
LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Orbitrap
ZaměřeníProteomika
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
NanoLC-MS technologie představuje zlatý standard pro detailní proteomické analýzy díky vysoké citlivosti a selektivitě. Nicméně klasické nanoLC-MS systémy trpí nízkou využitelností hmotnostního spektrometru (MS), protože značná část doby se věnuje injekci, praní a ekvilibraci kolony místo získávání dat. Zvýšení MS využití je klíčové pro dosah hlubšího proteomického pokrytí, vyšší produktivitu a efektivní 24/7 provoz bez ztráty datového obsahu.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo navrhnout a ověřit tandem nanoLC-MS/MS platformu pro maximální využití MS (>95 %) a kontinuální provoz až 24/7. Práce kombinuje dva analytické nanoLC kanály se samostatnými kolónami, inteligentní „look ahead“ injekce a automatické přepínání kolony během běhu. Výsledkem je uživatelsky přímočaré rozhraní podobné standardním nanoLC sekvencím, ale s vysokou průchodností a bez kompromisů v chromatografickém rozlišení.
Použitá metodika a instrumentace
- Tandem Thermo Scientific UltiMate 3000 RSLCnano systém se dvěma paralelně pracujícími kolónami (75 µm × 40 cm, C18, 1,9 µm).
- Double Barrel Column Oven (Sonation GmbH) pro současné ovládání obou kolón.
- Thermo Scientific Q Exactive HF-X Hybrid Quadrupole-Orbitrap hmotnostní spektrometr.
- Pumpy NCS-3500RS pro gradientní dodávku a NCP-3200RS pro praní, ekvilibraci a načítání vzorku; WPS-3000TPL RS autosampler.
- Metoda „direct injection“ s 200 ng HeLa digestu, objem načítání 10–20 µL, průtok 250 nL/min, teplota 60 °C, délka gradientu 45–120 min.
- DDA režim, MS1 rozsah m/z 375–1500, data zpracována v Proteome Discoverer 2.4 s Sequest HT a 1 % FDR.
Hlavní výsledky a diskuse
Tandemní nanoLC-MS platforma dosahuje využití MS nad 95 % při gradientu 90 min. Za 24/7 provozu identifikovala přes 73 000 peptidů a 6 700 proteinových skupin na každé kolóně v opakovaných bězích. Systém generuje více než 800 identifikovaných peptidů za minutu měření. Mezi běhy byla dosažena shoda více než 90 % proteinů a 80 % peptidových skupin, retence peptidů vykazovala 96 % opakovatelnost s odchylkou pod 1 minutu, variabilita proteinové abundace byla ≤25 %. Platforma umožňuje plynulé přepínání kolón a paralelní praní a ekvilibraci bez vlivu na kvalitu separace.
Přínosy a praktické využití metody
Nová konfigurace nabízí vysokou datovou produktivitu a reprodukovatelnost, což je klíčové pro vysoce propustné proteomické laboratoře, farmaceutický výzkum, QA/QC a longitudinální studie. Snížení nevyužitého času MS zvyšuje počet získaných identifikací na jednotku času a umožňuje efektivní nepřetržitý provoz bez ztráty výkonu.
Budoucí trendy a možnosti využití
Platforma lze dále rozšířit o cílené analýzy, kvantitativní metody s izotopově značenými standardy (TMT, SILAC) či hlubší mapování PTM (fosfoproteomika). Integrace automatizovaných skriptů pro adaptivní přepínání a umělé inteligence pro optimalizaci gradientů nabídne další nárůst využití a flexibilitu. Vývoj vícekanálových zdrojů ESI a vyššího paralelismu může vést k novým standardům v proteomice.
Závěr
Studie představuje úspěšné využití tandemního nanoLC-MS systému a double barrel ESI zdroje pro téměř stoprocentní využití MS. Systém dosahuje vysoké hloubky proteomu, vynikající reprodukovatelnosti a podporuje 24/7 provoz, čímž nastavuje nový standard pro rychlé a citlivé proteomické analýzy.
Reference
- RSLCnano pre-concentration nano LC kit (P/N 6720.0310) v UltiMate 3000 RSLCnano Standard Applications Guide.
- Pynn C., Boychenko A., Decrop R., Baynham M., Jehle P., Ruehl M. Tandem nanoLC-MS: maximum MS utilization for deep-dive proteomic analysis. TN 72899.
- R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, 2019.
Podobná PDF
Maximize productivity in proteome profiling
2020|Thermo Fisher Scientific|Technické články
TECHNICAL NOTE 73671 Maximize productivity in proteome profiling Combining intelligent tandem nanoLC-MS methods and a novel double-barrel ESI source for 100% MS utilization Authors: Runsheng Zheng1, Christopher Pynn1, Thomas Lanzinner2, Georg Völkle3, Jan Linnemann2, John Modrow2, Andreas Tebbe2, Wim Decrop1,…
Klíčová slova
nanolc, nanolcnanoviper, nanoviperscientific, scientificthermo, thermowashing, washingtandem, tandeminter, interloading, loadingpump, pumppulled, pulledemitter, emittercolumn, columnpacked, packedcolumns, columnssetup
Tandem nanoLC-MS: maximum MS utilization for deep-dive proteomic analysis
2019|Thermo Fisher Scientific|Technické články
TECHNICAL NOTE 72899 Tandem nanoLC-MS: maximum MS utilization for deep-dive proteomic analysis Table of Contents Authors Christopher Pynn , Alexander Boychenko1, Wim Decrop1, Mike Baynham2, Peter Jehle1, Martin Ruehl1 1 Thermo Fisher Scientific, Germering, Germany 1 Thermo Fisher Scientific, Runcorn,…
Klíčová slova
loading, loadingpump, pumpnanolc, nanolctandem, tandemloop, loopnano, nanowash, washcomment, commentcolumn, columnvici, vicisample, samplepeptide, peptidevalve, valveproteomics, proteomicsflow
High-throughput tandem capillary-flow LC-MS for maximum MS utilization
2018|Thermo Fisher Scientific|Technické články
TECHNICAL NOTE 72827 High-throughput tandem capillary-flow LC-MS for maximum MS utilization Authors Contents Alexander Boychenko1, Christopher Pynn1, Bart van den Berg1, Wim Decrop1, Mike Baynham2, Martin Ruehl1 1. Introduction..............................................................................................2 Thermo Fisher Scientific, Germering, Germany 1 Thermo Fisher Scientific, Runcorn, UK…
Klíčová slova
tandem, tandemthermo, thermoscientific, scientificsheathed, sheathedpump, pumpnanoviper, nanovipercapillary, capillarysetup, setupnano, nanoflow, flowusing, usingproperty, propertythroughput, throughputproteomics, proteomicscolumn
Online 2D-nanoLC hyphenated with high-resolution accurate-mass Orbitrap mass spectrometry for comprehensive and robust proteome profiling
2019|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
TECHNICAL NOTE 73291 Online 2D-nanoLC hyphenated with high-resolution accurate-mass Orbitrap mass spectrometry for comprehensive and robust proteome profiling Authors: Runsheng Zheng1, Alexander Boychenko1, Tabiwang N. Arrey2, Christopher Pynn1, Wim Decrop1, Peter Jehle1 Thermo Fisher Scientific, Germering, Germany; 2Thermo Fisher Scientific,…
Klíčová slova
peptide, peptidehela, helagroups, groupspsm, psmproteome, proteomedigest, digestconfidential, confidentialprotein, proteindimension, dimensionfractions, fractionsprofiling, profilinggravy, gravyserum, serumncs, ncsproprietary