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질량 분석계는 큰 단백질 단지를 분석하는 데 유용한 도구로 입증되었습니다. 이 방법은 멀티 - subunit 어셈블리의 구성, stoichiometry 및 전반적인 아키텍처에 대한 통찰력을 수 있습니다. 여기, 우리가 설명하는, 단계 단계의 구조 질량 분광법 분석을 수행하고, macromolecular 구조를 특성화하는 방법.
살아있는 세포는 제어 및 동적 다중 단백질 단지 하나의 배열로 자신을 조립 단백질의 다수의 조정 작업을 통해 생물 학적 프로세스를 조절. 다양한 세포 과정의 기계론의 이해를 얻으려면, 그것은 같은 단백질 단지의 구조를 결정하고, 그들의 구조 조직은 그들의 임무를 지시하는 방법 공개하는 데있어 매우 중요합니다. 다중 단백질 단지 중 많은 부분은, 그러나, 그들의 이기종 자연, 비대칭 구조와 역학에 의한 특성화 어렵습니다. 따라서, 새로운 접근은 단백질 조직의 차 수준의 학습이 필요합니다.
macromolecular의 단지를 분석을위한 새로운 구조 생물학 도구 중 하나는 질량 분석계 (MS) 2-5입니다. 이 방법은 복잡한 단백질 구성, subunit의 stoichiometry 및 구조 토폴로지에 대한 정보를 산출. MS의 힘은 그 결과, 낮은 샘플 요구 사항으로, 어떤은 내생 수준에서 표현 단백질 단지의 시험을 가능, 높은 감도에서 유래합니다. 또 다른 장점은 실시간으로 반응 모니터링을 허용 분석의 속도입니다. 또한, 기술은 동시에 공동 기존의 혼합물에서 별도의 인구의 특성을 측정할 수 있습니다.
여기, 우리는 큰 단백질 어셈블리의 분석 구조 MS의 응용 프로그램에 대한 자세한 프로토콜을 설명합니다. 절차는 nanoflow의 전기 분무 이온화 (nESI)에 골드 코팅 모세 혈관의 준비 시작합니다. 그런 다음 한 손으로에서 nESI와 호환되어야하고, 다른 한편으로는 그대로 단지를 유지하도록해야 버퍼 조건을 강조, 샘플 준비를 계속합니다. 우리는 다음 설명, 단계 단계의 높은 질량 측정을위한 실험 조건을 최적화하고 MS와 탠덤 MS 스펙트럼을 획득하는 방법. 마지막으로, 우리는 데이터 처리 및 분석을 수행 차트. 오히려 단백질 어셈블리의 모든 측면을 특징하려고 시도하는 것보다,이 프로토콜은 공유 결합이 아닌 단지에서 MS와 MS / MS 실험의 성능을 사용, 기본적인 MS 절차를 소개합니다. 전반적으로, 우리의 목표는 주요 실험 도구의 지식, 구조 MS 분야와 모르는 연구자를 제공하는 것입니다.
1 부 : nanoflow의 전기 분무 이온화를위한 골드 코팅 모세 혈관의 작성
비 - 공유 결합 단지의 분석은 일반적으로 유리하거나 좋은 팁 (~ 1 μm의 내경)과 전도성 물질로 코팅하는 됐네 석영 모세관 (일반적으로 금색)를 사용하여, nanoflow의 전기 분무 이온화 (nESI) 6에 의해 수행됩니다 . 이러한 모세 혈관이 상용 소스 (뉴 목적 또는 Proxeon)에서 바로 사용하실 수 있습니다, 그러나, 그것은 사내에서 그들을 준비하는 비용 효율적인 수 있습니다 :
단계 | 열 | 당기세요 | 벨 | 시간 |
1 | 750 | - | 15 | 80 |
2 | 700 | - | 15 | 50 |
3 | 750 | 200 | 20 | 80 |
2 부 : 샘플 준비
파트 3 : 높은 질량 측정을위한 질량 분석계를 눈금 보정
다중 단백질 단지에서 실시 실험의 대부분은 나노 전기 분무 quadrupole - 시간의 비행 (Q - ToF) 악기를 사용하여 수행됩니다. 그것은 당신이 높은 M / Z 값이 7,8와 이온의 전송 및 대량 분석을 활성화하기 위해 낮은 주파수 조정 quadrupole 질량 필터를 사용하는 것이 좋습니다. 그것은또한 가스 인레츠 7,8 또는 소매 구는 최초의 진공 단계에서 압력 제어를 사용하려면 첫 번째 이온 가이드의 장비에 추가하는 것이 좋습니다. 후자는 전송의 최적화, 그리고 매우 큰 이온 7-9의 desolvation 수 있습니다. 현재, 상업 ESI - ToF 및 Q - ToF 악기 원래 MS 애플 리케이션을위한 7,8, 비교적 쉽게 그리고 비용 효과적으로 수정할 수있는 여러 제조 업체 (예를 들어, 워터스, SCIEX, Bruker, 또는 애질런트)에서 사용할 수 있습니다. 그것은 가능하지만, 하드웨어 수정 5 필요없이 1 MDA까지 단지에 대한 질량 스펙트럼을 획득하기 위해 LCT 또는 QToF1 (워터스)로 악기에 대한 표준 ToF 또는 QToF 구성을 사용할 수 있습니다.
프로토콜 아래에 설명된은 Synapt 악기 (워터스)에 실시되었습니다.
부 4 : 그대로 단백질 단지의 MS 분석
제 5 부 : 탄뎀 질량 분광법 : dissociating 단백질 단지
6 부 : 데이터 처리 및 분석
7 부 : 대표 결과
그림 1. 골드 코팅 나노 전기 분무 모세 혈관을 준비.
A.는 2cm 간격, 페트리 접시에 두 양면 접착 스트립을 연결합니다. 준비된 모세 혈관을 지원하기 위해, B.는 접착 패드로 준비 모세 혈관의 뭉툭한 끝을 스틱. 패드 중 하나의 중심에 유리 막대 (8cm X 5mm)를 장소, 유리 막대에있는 팁을 기대다. C. 금 박막이 균일 모세 혈관의 외부 표면에 입금 때까지 페트리 접시가 금을 준비 모세 혈관, 외투 그들과 함께 가득되면.
그림 2. 세슘 요오드화물 이온을 사용하여 높은 질량 교정.
CSI의 크고 monisotopic 클러스터는 높은 대량 분석을위한 질량 분광계를 보정에 대한 선택의 화합물 만들었습니다. 동등 간격 봉우리 시리즈는 M / Z 393에서 잘 이상의 10,000, 넓은 범위의 확장. 그들은 assig 아르네드은 홀로 일반적인 구성 (CSI) N 고사 +의 소금 클러스터를 청구합니다. 주요 봉우리 사이에 추가적인 신호가 시리즈의 더블 및 트리플 요금 종로 인해 발생하는, [(CSI) N CS2] 2 +와 3 +, 각각 [(CSI) N CS3]. 초기 진공 단계에서 압력을 증가하면 높은 대량 클러스터를 검출 필수적입니다. 높은 질량 피크 압력의 효과는 패널의 시연이다. 그리고 B. 각각 1.2와 5.3의 압력 readbacks와 함께. C. 질량 스펙트럼의 확장 B에 표시됩니다.
그림 3. pentameric 렉틴과의 Nanoflow 전기 분무 질량 스펙트럼.
렉틴과 변형 복합 A. 질량 분석법은 (감독 진화 18로 Lib1 - B7에서 파생된) 3,000 5,000 M / Z 사이의 충전 상태 배포판에 상승을 제공하지만, 이온의 불충 분한 desolvation 때문에 봉우리 넓은 있습니다. 패널 A.와 B. 비교 (B.) 최대 너비에 15V로 4V (.)의 바이어스 전압을 증가의 효과를 보여줍니다. 가속 조건이 증가 고도 해결 스펙트럼을 항복, 잔여 물, 버퍼 구성 요소의 스트립을 초래합니다. 측정 질량 (60,240 ± 38 다)는 pentameric 복잡한에 해당합니다. C. 15 충전 상태가 다음 탠덤 MS 분석 (패널 B에 회색으로 음영.) D에 대한 선정되었습니다. 충돌 에너지의 증가는 5000의 범위에서 1천6백64미터 / Z 중심이 높은 충전 단량체, 그리고 송두리째 tetrameric 복합의 석방을 원인 - 8,000미터 / Z.을 모든 검사 결과는 0.5M 아세트산 암모늄의 용액 20 μm의를 포함하는 샘플에서 얻은되었습니다.
취득 고품질의 스펙트럼의 주목은 샘플 농도와 버퍼 교환을 포함하는 샘플 준비 단계에 부여해야합니다. 희석 샘플 이상의 고농도 샘플이 다소 점성 수있는 반면, 낮은 신호를 항복하고, 전기 분무의 바늘을 차단합니다. 또한, 이러한 염분, 글리세롤, 세제, 금속 이온, 그리고 감소 대리인 (DTT 또는 β - 메르 캅 토 에탄올)와 같은 솔루션 첨가제는 단백질의 외부 표면을 고수하는 경향, 그리고 봉우리의 확대 원인. 따라서, 잘 해결 봉우리를 달성하기 위해 이러한 구성 요소는 가능한 가장 낮은 농도에 추가되어야합니다.
또 다른 주요 매개 변수는 질량 분석계 오리피스에 상대적으로 모세관 nanoflow의 위치입니다. "스위트 스폿"을 찾는 것은 미숙한 사용자를위한 도전 수도 있습니다, 그럼에도 불구하고, 그것은 상당히 스펙트럼의 품질에 영향을 미칩니다. nanoflow 전에 스프레이 개시에 모세관 검사하는 것도 중요하다. 소적 크기는 ~ 1μm되어야 팁 직경의 기능입니다. 작은 방울은보다 효율적인 이온화로 연결하고, 따라서 유리한 것입니다. 그 흐름을 차단 할 수있는 모세관 내에 기포가가 없다는 것을 확인하는 것도 중요하고, 골드 코팅은 취득시 모세관에서 제거 아니라는 것을, 그렇다면, 추가로 팁을 잘라. 샘플의 과도한 금액에는 모세관 전압, 가속 전압, 압력, 충돌 에너지로 최적화 MS 조건의 가능성을 증가는 점에 유의하십시오.
전체 프로토콜에 설명되어있는 절차는 수많은 단백질 단지의 조성, stoichiometry 및 아키텍처 (리뷰 2,3,4 참조)를 결정하는 데 사용되었습니다. 같은 ribosome 19과 같은 대형 MDA의 단지 고도 주문 바이러스 capsids 20-22의 분석 분자 기계 23-25, 또는 subunit 상호 작용 네트워크의 특성에 바인딩 기판 정의에 26,17,16,17,27,28는 역할을 하지만이 방법의 가치의 몇 가지 예입니다.
저자는 자신의 중요한 검토하고, 원고들의 공헌에 대한 샤론 그룹 회원 주셔서 감사합니다. 우리는 Morasha과 Bikura 프로그램, 이스라엘 과학 재단 (부여 Nos. 1823년에서 1807년까지과 378/08), Biomembrane 연구 조셉 콘 미네르바 센터, 뉴 과학자 Chais 가족 펠로 프로그램, 아브라함의 지원 감사 그리고 소니아 Rochlin 재단, 울프슨 가족 자선 신탁, 헬렌과 Biomolecular 구조 및 조립에 밀튼 A. Kimmelman 센터, Shlomo와 사빈 Beirzwinsky의 부동산, Meil 드 Botton 앤슬리, 그리고 카렌 심, 영국. 우리는 우리에게 렉틴 변형 샘플을 줘서 댄 타픽 및 Itamar Yadid에게 감사하고 있습니다.
샘플 요구 사항 :
견본 | 요구 사항 | 댓글 |
음량 | 1-2 μL | 모세관 당 |
집중 | 1 - 20μM | 복잡한 당 |
버퍼 | 산도에서 같은 암모늄 아세테이트로 Aquanos 휘발성 버퍼 = 6-8 | 일반적으로 5 MM - 1M |
세제 | 최소의 | 세제 분자의 클러스터는 광범위하고 해결되지 않은 봉우리를 생산 |
글리세린 | 최소 (최대 5 %) | nonspecifically 단백질을 준수하며, 따라서, 넓은 봉우리가 관찰 |
유기 용제 | 최대 50 % | 단백질에게 단지를 변성 수 |
지방산 | 최대 4 %로 | 변성 단백질 단지 |
염류 | 최소의 | 소금 부가물는 광범위하고 해결되지 않은 봉우리로 연결 |
DTT | 최소의 | 1-2 μm의 현재 수 |
Chelating 요원 | 최소의 | 250 μm의 위 광범위한 adduct 형성으로 이어질 |
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