A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
מוצג כאן פרוטוקול אופטימלי בעל תפוקה גבוהה שפותח עם ריאגנטים של תגי מסה טנדם של 16 plex, המאפשר פרופיל פרוטאום כמותי של דגימות ביולוגיות. פיצול pH בסיסי נרחב ו-LC-MS/MS ברזולוציה גבוהה מפחיתים את דחיסת היחס ומספקים כיסוי פרוטאום עמוק.
תיוג תג מסה טנדם איזוברי (TMT) נמצא בשימוש נרחב בפרוטאומיקה בגלל יכולת הריבוב הגבוהה שלו וכיסוי פרוטאום עמוק. לאחרונה הוצגה שיטת TMT מורחבת של 16 פלקסים, מה שמגדיל עוד יותר את התפוקה של מחקרים פרוטאומיים. בכתב יד זה, אנו מציגים פרוטוקול אופטימלי לפרופיל פרוטאום עמוק מבוסס 16 plex TMT, כולל הכנת דגימות חלבון, עיכול אנזימטי, תגובת תיוג TMT, פיצול כרומטוגרפיה נוזלית דו-ממדית בשלב הפוך (LC/LC), ספקטרומטריית מסה טנדם (MS/MS) ועיבוד נתונים חישוביים. מודגשים שלבי בקרת האיכות והשיפורים המכריעים בתהליך הספציפי לניתוח 16-plex TMT. תהליך מרובה זה מציע כלי רב עוצמה לפרופיל מגוון דגימות מורכבות כגון תאים, רקמות ודגימות קליניות. ניתן לכמת יותר מ-10,000 חלבונים ושינויים לאחר תרגום כגון זרחון, מתילציה, אצטילציה ו-ubiquitination בדגימות ביולוגיות מורכבות ביותר מעד 16 דגימות שונות בניסוי יחיד, המספק כלי רב עוצמה למחקר בסיסי וקליני.
התפתחויות מהירות בטכנולוגיית ספקטרומטריית מסה אפשרו להשיג רגישות גבוהה וכיסוי פרוטאום עמוק ביישומי פרוטאומיקה 1,2. למרות התפתחויות אלה, ריבוב הדגימות נותר צוואר הבקבוק עבור חוקרים המטפלים בניתוח של קבוצת מדגם גדולה.
טכניקות תיוג איזובריות מרובות משמשות באופן נרחב לכימות יחסי רחב פרוטאום של קבוצות גדולות של דגימות 3,4,5,6. כימות מבוסס תגי מסה טנדם (TMT) הוא בחירה פופולרית בשל יכולת הריבוב הגבוהה שלו 7,8. ריאגנטים TMT הושקו בתחילה כערכת 6-plex המסוגלת לכמת עד 6 דגימות בו זמנית9. טכנולוגיה זו הורחבה עוד יותר לכימות 10-11 דגימות10,11. ריאגנטים 16-plex TMTpro שפותחו לאחרונה (להלן TMT16) הגדילו עוד יותר את יכולת הריבוב ל-16 דגימות בניסוי יחיד12,13. ריאגנטים TMT16 משתמשים בקבוצת דיווחים מבוססת פרולין, בעוד ש-11-plex TMT מיישם קבוצת דיווחים שמקורה בדימתילפיפרידין. גם TMT11 וגם TMT16 משתמשים באותה קבוצה תגובתית, אך קבוצת מאזן המסה של TMT16 גדולה מזו של TMT11, מה שמאפשר לשילוב של 8 איזוטופים יציבים C13 ו-N15 ביונים המדווחים להשיג 16 מדווחים (איור 1).
הגידול ביכולת הריבוב מספק פלטפורמה לתכנון ניסויים עם שכפולים מספיקים כדי להתגבר על אתגרים סטטיסטיים14. יתר על כן, הערוצים הנוספים ב-16-plex TMT עוזרים להפחית את הכמות הכוללת של חומר התחלתי לכל ערוץ, מה שעשוי לסייע בפיתוח פרוטאומיקה מתפתחת של תאיחיד 15. יכולת הריבוב הגבוהה תהיה בעלת ערך גם בכימות של שינויים לאחר התרגום, מה שדורש בדרך כלל כמויות גבוהות של חומר התחלתי16,17.
זרימות עבודה פרוטאומיות המשתמשות בטכנולוגיית TMT התייעלו 18,19,20, והן התפתחו משמעותית בעשור האחרון במונחים של הכנת דגימות, הפרדת כרומטוגרפיה נוזלית, רכישת נתונים ספקטרומטריים מסה וניתוח חישובי 21,22,23,24,25,26. המאמר הקודם שלנו מספק סקירה מעמיקה של פלטפורמת 10-plex TMT27. הפרוטוקול המתואר כאן מציג שיטה מפורטת וממוטבת עבור TMT16, כולל מיצוי ועיכול חלבונים, תיוג TMT16, איגום דגימות והתפלה, pH בסיסי ו-pH חומצי פאזה הפוכה (RP) LC, MS ברזולוציה גבוהה ועיבוד נתונים (איור 2). הפרוטוקול גם מדגיש את שלבי בקרת האיכות העיקריים ששולבו להשלמת ניסוי פרוטאומיקה כמותי בהצלחה. ניתן להשתמש בפרוטוקול זה באופן שגרתי כדי לזהות ולכמת יותר מ-10,000 חלבונים בעלי יכולת שחזור גבוהה, כדי לחקור מסלולים ביולוגיים, תהליכים תאיים והתקדמות מחלה 20,28,29,30.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
רקמות אנושיות למחקר הושגו עם אישורים מתוכנית תרומת המוח והגוף במכון המחקר Banner Sun Health.
1. מיצוי חלבון מרקמות ובקרת איכות
הערה: כדי להפחית את ההשפעה של קצירת דגימות על הפרוטאום, חיוני לאסוף דגימות בזמן מינימלי בטמפרטורה נמוכה במידת האפשר31. זה חשוב במיוחד כאשר מנתחים שינויים לאחר תרגום מכיוון שהם בדרך כלל לא יציבים, למשל, לחלק מאירועי הזרחן יש רק כמה שניות של זמן מחצית חיים32,33.
2. עיכול חלבון בתמיסה, הפחתת פפטידים ואלקילציה, בדיקת יעילות עיכול והתפלת פפטידים
3. תיוג TMT16 של פפטידים, בדיקת יעילות תיוג, איגום דגימות והתפלת פפטידים מסומנים
4. פיצול מקדים של pH LC בסיסי לא מקוון
5. ניתוח pH RPLC-MS/MS חומצי
6. עיבוד נתונים
הערה: ניתוח הנתונים בוצע באמצעות חבילת תוכנה JUMP 37,38,39 הכוללת מנוע חיפוש היברידי של מסד נתונים (מבוסס תבניות ותגים), תוכנת סינון השולטת בשיעור גילוי השווא (FDR) של פפטידים/חלבונים שזוהו, ותוכנת כימות עבור מערכי נתונים TMT. בהתאם למצבו של המשתמש, ניתוח נתונים יכול להיעשות באמצעות תוכנות מסחריות אחרות או זמינות בחינם.
7. אימות נתוני MS
הערה: לפני ביצוע ניסויים ביולוגיים גוזלי זמן, השתמש לפחות בשיטת אימות אחת כדי להעריך את איכות נתוני הטרשת הנפוצה.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
הפרוטוקול עבור ה-TMT16 שפותח לאחרונה, כולל תגובת תיוג, התפלה ותנאי LC-MS, עבר אופטימיזציה שיטתית41. יתר על כן, השווינו ישירות את שיטות 11-plex ו-16-plex על ידי שימוש בהן כדי לנתח את אותן דגימות AD אנושיות41. לאחר אופטימיזציה של הפרמטרים העיקריים עבור TMT16, שתי שיט...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
פרוטוקול אופטימלי לפרופיל פרוטאום עמוק מבוסס TMT16 יושם בהצלחה בפרסומים קודמים 12,13,41. עם פרוטוקול זה, ניתן לכמת באופן שגרתי יותר מ-10,000 חלבונים ייחודיים מעד 16 דגימות שונות בניסוי יחיד בדיוק גבוה.
כדי להשיג תו...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו נתמכה באופן חלקי על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (R01GM114260, R01AG047928, R01AG053987, RF1AG064909 ו-U54NS110435) ו-ALSAC (ארגוני צדקה אמריקאים לבנוניים סוריים). ניתוח הטרשת הנפוצה בוצע במרכז לפרוטאומיקה ומטבולומיקה של בית החולים למחקר לילדים סנט ג'וד, הנתמך בחלקו על ידי מענק התמיכה של מרכז הסרטן של NIH (P30CA021765). התוכן הוא באחריות המחברים בלבד ואינו מייצג בהכרח את העמדות הרשמיות של המכונים הלאומיים לבריאות.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10% Criterion TGX Precast Midi Protein Gel | Biorad | 5671035 | |
10X TGS (Tris/Glycine/SDS) Buffer | BioRad | 161-0772 | |
4–20% Criterion TGX Precast Midi Protein Gel | Biorad | 5671095 | |
50% Hydroxylamine | Thermo Scientific | 90115 | |
6 X SDS Sample Loading Buffer | Boston Bioproducts Inc | BP-111R | |
Ammonium Formate (NH4COOH) | Sigma | 70221-25G-F | |
Ammonium Hydroxide, 28% | Sigma | 338818-100ml | |
Bullet Blender | Next Advance | BB24-AU | |
Butterfly Portfolio Heater | Phoenix S&T | PST-BPH-20 | |
C18 Ziptips | Harvard Apparatus | 74-4607 | Used for desalting |
Dithiothreitol (DTT) | Sigma | D5545 | |
DMSO | Sigma | 41648 | |
Formic Acid | Sigma | 94318 | |
Fraction Collector | Gilson | FC203B | |
Gel Code Blue Stain Reagent | Thermo | 24592 | |
Glass Beads | Next Advance | GB05 | |
HEPES | Sigma | H3375 | |
HPLC Grade Acetonitrile | Burdick & Jackson | AH015-4 | |
HPLC Grade Water | Burdick & Jackson | AH365-4 | |
Iodoacetamide (IAA) | Sigma | I6125 | |
Lys-C | Wako | 125-05061 | |
Mass Spectrometer | Thermo Scientific | Q Exactive HF | |
MassPrep BSA Digestion Standard | Waters | 186002329 | |
Methanol | Burdick & Jackson | AH230-4 | |
Nanoflow UPLC | Thermo Scientific | Ultimate 3000 | |
Pierce BCA Protein Assay kit | Thermo Scientific | 23225 | |
ReproSil-Pur C18 resin, 1.9um | Dr. Maisch GmbH | r119.aq.0003 | |
Self-Pack Columns | New Objective | PF360-75-15-N-5 | |
SepPak 1cc 50mg | Waters | WAT054960 | Used for desalting |
Sodium Deoxycholate | Sigma | 30970 | |
Speedvac | Thermo Scientific | SPD11V | |
TMTpro 16plex Label Reagent Set | Thermo Scientific | A44520 | |
Trifluoroacetic Acid (TFA) | Applied Biosystems | 400003 | |
Trypsin | Promega | V511C | |
Ultra-micro Spin Column,C18 | Harvard apparatus | 74-7206 | Used for desalting |
Urea | Sigma | U5378 | |
Xbridge Column C18 column | Waters | 186003943 | Used for basic pH LC |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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