A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
وضع العلامات النظائر مستقرة الببتيدات بواسطة dimethylation الاختزالية (وضع العلامات ريدي) هي استراتيجية غير مكلفة السريع لدقيقة الشامل القائم على البروتينات الطيف الكمي. نحن هنا لشرح طريقة قوية لإعداد وتحليل مخاليط البروتين باستخدام نهج ريدي التي يمكن تطبيقها على ما يقرب من أي نوع العينة.
وضع العلامات النظائر مستقرة الببتيدات بواسطة dimethylation الاختزالية (وضع العلامات ريدي) هو وسيلة لقياس بدقة الفروق بين البروتين التعبير العينات باستخدام مطياف الكتلة. يتم تنفيذ وسم ريدي باستخدام إما العادية (الضوء) أو بالديوتيريوم (الثقيلة) أشكال الفورمالديهايد والصوديوم cyanoborohydride إضافة إلى اثنين من مجموعات الميثيل إلى كل أمين الحرة. نحن هنا يبرهن على وجود بروتوكول قوية لوضع العلامات وريدي مقارنة كمية من خليط من البروتين المعقدة. يتم هضمها عينات البروتين للمقارنة في الببتيدات، وصفت لتنفيذ إما خفيفة أو ثقيلة الميثيل به، مختلطة، وشارك في تحليل من قبل LC-MS/MS. وكميا وفرة البروتين النسبية بمقارنة المناطق الذروة ايون اللوني من الإصدارات الثقيلة والخفيفة وصفت من الببتيد المكونة المستخرجة من كامل أطياف MS. الطريقة الموضحة هنا يشمل إعداد عينة من عكس المرحلة استخراج المرحلة الصلبة، ووضع العلامات ريدي على عمود من الببتيدات، الببتيد تجزئة من قبل القس درجة الحموضة الأساسيةersed المرحلة (BPRP) اللوني، وStageTip تنقية الببتيد. نحن نناقش مزايا وقيود وضع العلامات ريدي فيما يتعلق بأساليب أخرى لإدماج النظائر مستقرة. نسلط الضوء تطبيقات جديدة باستخدام الوسم ريدي كوسيلة سريعة وغير مكلفة، ودقيقة للمقارنة بين تركيزات البروتين في أي نوع تقريبا من العينة.
قياس الاختلافات تركيز العديد من البروتينات المعقدة بين العينات هو التحدي الرئيسي في البروتينات. على نحو متزايد، ويجري ذلك عن طريق وضع العلامات البروتينات في كل عينة مع العلامات النظائر المختلفة، والجمع بين العينات، واستخدام مطياف الكتلة لقياس الاختلافات التركيز. توجد عدة طرق لوضع العلامات النظائر مستقرة من البروتينات والببتيدات 15 N وضع العلامات 1 و 2 SILAC إدخال تسميات النظائر عملية الأيض في الجسم الحي، في حين ICAT 3، 4 iTRAQ، والحد من dimethylation 5 إضافة علامات النظائر مستقرة بعد استخراج البروتين والهضم. بين هذه الأساليب، dimethylation الاختزالية (وضع العلامات ريدي) تكتسب شعبية باعتبارها، طريقة استنساخه غير مكلفة لتحديد الاختلافات تركيز البروتين في أي نوع تقريبا من العينة.
ويشمل وضع العلامات ريدي الببتيدات التفاعل مع الفورمالديهايد لتشكيل قاعدة شيف، الذي يتم تخفيض ثمبواسطة cyanoborohydride. رد الفعل هذا dimethylates المجموعات الأمينية الحرة على N-تيرميني والجانب يسين سلاسل وmonomethylates prolines N-محطة. بروتوكول الموصوفة هنا methylates الببتيدات في نموذج 1 مع "النور" التسمية باستخدام الكواشف مع ذرات الهيدروجين في توزيع النظائر الطبيعية وعينة 2 مع تسمية "الثقيل" باستخدام الفورمالدهيد بالديوتيريوم وcyanoborohydride (الشكل 1). كل مجموعة أمينية dimethylated على نتائج الببتيد في الفرق الجماعية لل6.0377 دا بين الضوء والأشكال الثقيلة، والذي يعمل على التمييز بين الشكلين باستخدام مطياف الكتلة. على وجه التحديد، وكميا فرة الببتيد النسبية كنسبة من MS1 استخراج المناطق اللوني ايون (MS1 نسبة المساحة الذروة) من الضوء والنسخة الثقيلة لكل زوج الببتيد أيون. يتم احتساب الوفرة النسبية للبروتين مثل نسبة المساحة الذروة MS1 متوسط بين جميع الببتيدات في البروتين. في هذا التقرير، وصفنا بروتوكول قوية للسلوكجي ريدي التجارب وضع العلامات من قبل LC-MS/MS يتضمن عكس المرحلة الببتيد المرحلة الصلبة استخراج، ووضع العلامات ريدي على العمود، الببتيد تجزئة بواسطة الرقم الهيدروجيني الأساسية المرحلة (BPRP) اللوني عكسه، وتنقية مخاليط الببتيد باستخدام StageTips (الشكل 2) . نحن نناقش مزايا والقيود المفروضة على استخدام الوسم ريدي لالبروتيوميات الكمي.
ملاحظة: هذه الطريقة تم وصفها سابقا 12.
1. عزل بروتين
إعداد 1 ملغ من البروتين الخلوية من قبل خلايا lysing، ويفضل عن طريق الطرق الفيزيائية مثل الصحافة الفرنسية، وحبة الضرب، أو صوتنة. تجنب بوساطة الليزوزيم الخلية تحلل لأن الانزيم سوف نخلط قياسات مطياف الكتلة.
2. الهطول TCA من البروتينات
إضافة 1 حجم حمض الخليك ثلاثي الكلور (TCA) لبروتين 4 مجلدات والبرد على الجليد لمدة 10 دقيقة لترسيب البروتينات. أجهزة الطرد المركزي في 12،000 x ج لمدة 5 دقائق في 4 درجات مئوية وإزالة طاف. resuspend الكرية في 1 مل من الجليد الباردة الأسيتون وأجهزة الطرد المركزي في 12،000 x ج لمدة 5 دقائق في 4 درجات مئوية. إزالة طاف وعكس أنبوب على مقاعد البدلاء لتجفيف بيليه لمدة 15 دقيقة. الكريات متجر البروتين في -80 درجة مئوية.
3. بروتينات والحد من السندات ثاني كبريتيد
إعادةتعليق البروتينات إلى ~ 2 ملغ / مل في 500 ميكرولتر العازلة وتمسخ التخفيض (إما 4 أو M اليوريا 3٪ SDS في 50 ملي HEPES الرقم الهيدروجيني 8.5، 5 ملي DTT). اختياريا، وتشمل مثبطات الأنزيم البروتيني في المخزن المؤقت. احتضان البروتينات لمدة 30 دقيقة عند 56 درجة مئوية، تليها 10 دقيقة في درجة حرارة الغرفة.
4. Aklylate الحرة المجموعات سلفهيدريل لتعطيل لا رجعة فيه ثاني كبريتيد تشكيل بوند
إعداد الطازجة 0.3 M iodoacetamide في الماء. تنبيه! Iodoacetamide عالية السمية. إضافة 25 ميكرولتر 0.3 M iodoacetamide (15 ملي تركيز النهائي) إلى 500 ميكرولتر البروتين واحتضان لمدة 20 دقيقة في الظلام في درجة حرارة الغرفة. إخماد iodoacetamide بإضافة 10 ميكرولتر من 300 ملي DTT (5 ملي تركيز النهائي DTT). تخزين البروتينات الألكيلية في -80 درجة مئوية.
5. الهضم من البروتين
TCA يعجل البروتينات (كما هو موضح في الخطوة 2) و resuspend في 1 مل من 50 ملي HEPES (الرقم الهيدروجيني 8.2)، 1 M اليوريا. إعداد محلول المخزون من الليزيل endoproteinبورصة عمان (ليز-C) في الماء بتركيز 2 ميكروغرام / ميكرولتر وإضافة 5 ميكرولتر إلى حل البروتين. احتضان الخليط لمدة 16 ساعة في درجة حرارة الغرفة. ضمان تركيز النهائي ليز-C هو 10 نانوغرام / ميكرولتر ونسبة البروتين إلى LysC (ث / ث) هو 1/50 و 1/200. في resuspend 20 ميكروغرام التسلسل الصف التربسين في 40 ميكرولتر من 50 ملي حمض الخليك، إضافة 5 ميكرولتر (10 ميكروغرام التربسين) إلى ليز-C هضم، واحتضان لمدة 6 ساعة عند 37 درجة مئوية. استخدام نفس تركيز الأنزيم البروتيني والبروتيني نسب إلى البروتين لليز-C كما تستخدم لالتربسين.
6. عكس المرحلة الببتيد استخراج
7. في عمود الببتيد وصفها من قبل انتقاصية Dimethylation (ريدي وصفها)
تنفيذ هذه الخطوة تحت غطاء الكيميائية كما يتم تحريرها سيانيد الهيدروجين في تركيز منخفض أثناء عملية وضع العلامات.
8. خليط الببتيد منفصلة بواسطة الحموضة بسيطة عكس المرحلة (BPRP) اللوني
الرقم الهيدروجيني الأساسية عكس المرحلة (BPRP) اللوني للفصل بين خليط الببتيد إلى كسور متعددة، التي يتم تحليلها بشكل مستقل من قبل LC-MS/MS لزيادة التغطية بروتيوم.
9. تنقية الببتيدات التي كتبها stop الذهاب واستخراج (StageTips)
إعداد C18-7 StageTip microcolumns بواسطة التعبئة 200 ميكرولتر ماصة نصائح مع اثنين من C18 الأقراص مع القطر الداخلي (ID) من 1.07 مم. وضع المرحلة نصائح في أنابيب إيبندورف. استخدام ميكروسنتريفوج نصائح لغسل مع 130 ميكرولتر من الميثانول، ثم 130 UL 80٪ ACN، حمض الخليك 0.5٪. تتوازن مع 130 ميكرولتر StageTips TFA 0.1٪. نقل خليط الببتيد لStageTips ويغسل مع 130 ميكرولتر 0.1٪ TFA، ثم 40 ميكرولتر 0.1٪ TFA، ثم 40 ميكرولتر 0.5٪ حامض الخليك. أزل الببتيدات الأولى مع 20 ميكرولتر 40٪ ACN، حمض الخليك 0.5٪، ثم 20 ميكرولتر 80٪ ACN، حمض الخليك 0.5٪. الجمع بين eluates لالثاني الجافة عن طريق الترشيح فراغ.
10. LC-MS/MS Microcapillary
11. MS / MS الحصول على البيانات
تحديد الببتيدات من خلال مقارنة MS / MS الأطياف ملفات RAW إلى قاعدة بيانات النظري مع خوارزمية مثل SEQUEST 8 باستخدام هذه المعايير (الجدول 1).
الجدول 1. الببتيد قاعدة بيانات البحث معلمات.
معلمات العامة | الهضم زيتية تماما مع ما يصل الى 2 غاب الانشقاقات |
25 جزء في المليون أيون السلائف التسامح | |
1.0 دا جزء أيون التسامح | |
تعديلات ثابت | +57.02146 دا على السيستين، carboxyamidomethylation |
+28.03130 دا على يسين والببتيد N-محطة، والتسمية dimethylation ضوء | |
تعديلات ديناميكية | +15.99491 دا على ميثيونين، والأكسدة |
+6.03766 دا على يسين والببتيد N-محطة، والتسمية dimethylation الثقيلة |
12. الببتيد الكمي
حساب مجالات أزواج الثقيلة والخفيفة من MS1 استخراج أيون الاستشرابية (مناطق ذروة MS1) والببتيد إشارة إلى الضوضاء (S / N) النسب 10. وتشمل أزواج الببتيد فقط عندما متوسطها إشارة إلى أمة الإسلامنسبة حد ذاته هو فوق الخامسة. قياس الوفرة النسبية من الببتيد في اثنين من العينات ونسبة MS1 مناطق ذروة الإصدارات الثقيلة والخفيفة من نفس الببتيد (MS1 نسبة المساحة الذروة). حساب تركيزات البروتين النسبية بأنه نسبة منطقة ذروة MS1 وسيطة لجميع الببتيدات في البروتين.
قمنا بتقييم دقة، والدقة، واستنساخ لوضع العلامات ريدي باستخدام خميرة الخباز وكلوستريديوم phytofermentans لست] خلية كاملة. نحن كميا لأول مرة ريدي كفاءة وسم مزيج من C. phytofermentans لست] البروتين من السليلوز (المسمى الثقيلة، H) والجلوكوز (التسمية ضوء، L) الثقافات. عندما تمت ت...
عدة نقاط تجعل وضع العلامات النظائر مستقرة الببتيدات باستخدام dimethylation الاختزالية (وضع العلامات ريدي) وسيلة جذابة للالبروتيوميات الكمية: الكواشف غير مكلفة وضع العلامات (تكلف الكواشف أقل من 1 دولار لكل عينة)، ومعدل رد فعل سريع (~ 10 دقيقة)، وغياب المنتجات الجانبية، وارتفا...
الكتاب تعلن أي المصالح المالية المتنافسة أو الصراعات الأخرى ذات الاهتمام.
We thank SP Gygi and GM Church for help and guidance. This work was supported by a CNRS chaire d'excellence to ACT.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Trichloroacetic acid | Sigma-Aldrich | T9159 | protein precipitation |
Acetone | Sigma-Aldrich | 650501 | protein precipitation |
Sodium dodecyl sulfate | Sigma-Aldrich | 71736 | denature, reduce protein |
Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S8045 | denature, reduce protein |
DL-Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 43816 | denature, reduce, alkylate protein |
Protease Inhibitor Complete Mini Cocktail | Roche | 4693124001 | denature, reduce protein |
Iodoacetamide | Sigma-Aldrich | I6125 | alkylate protein |
HEPES | Sigma-Aldrich | H7523 | resuspend, extract, label protein |
Calcium chloride | Sigma-Aldrich | C5670 | resuspend protein |
Lysyl Endoprotease | Wako Chemicals | 129-02541 | protein digestion |
Sequencing grade trypsin | Promega | V5111 | protein digestion |
Acetic acid | Sigma-Aldrich | 320099 | protein digestion |
Trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich | 299537 | Reversed-phase peptide extraction |
tC18 Sep-Pak C18 cartridges | Waters | WAT054960 | Reversed-phase peptide extraction |
Extraction manifold | Waters | WAT200609 | Reversed-phase peptide extraction |
Acetonitrile | Sigma-Aldrich | 14261 | various |
Formaldehyde | Sigma-Aldrich | 252549 | “light” peptide labeling |
Cyanoborohydride | Sigma-Aldrich | 71435 | “light” peptide labeling |
Deuterated formaldehyde | Sigma-Aldrich | 492620 | “heavy” peptide labeling |
Sodium cyanoborodeuteride | CDN isotopes | D-1797 | “heavy” peptide labeling |
MES | Sigma-Aldrich | M3671 | peptide labeling |
C18-HPLC column (4.6 x 250 mm, 5 µm particle size) | Agilent | 770450-902 | basic pH reversed-phase chromatography |
Formic acid | Sigma-Aldrich | 399388 | various |
C18 Empore Disks | 3M | 14-386-3 | STAGE tips |
Methanol | Sigma-Aldrich | 494437 | STAGE tips |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved