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Method Article
설명된 프로토콜은 라벨 기반 및 라벨 자유 양수의 두 가지 접근법을 사용하여 조직 샘플의 최적화된 정량 적 프로테오믹스 분석을 제공합니다. 라벨 기반 접근법은 단백질의 보다 정확한 양을 얻을 수 있는 장점이 있으며, 라벨없는 접근법은 비용 효율적이며 코호트의 수백 가지 샘플을 분석하는 데 사용됩니다.
질량 분석의 최근 발전은 강력하고 재현 가능한 데이터 세트의 생성과 함께 깊은 프로테오믹 분석을 초래했습니다. 그러나 상당한 기술적 진보에도 불구하고 환자 혈액, CSF 및 조직과 같은 생체 표본의 샘플 준비는 여전히 상당한 어려움을 겪고 있습니다. 바이오마커를 식별하기 위해 조직 프로테오믹스는 종종 벤치에서 클리닉으로 연구 결과를 번역하는 매력적인 샘플 소스를 제공합니다. 알츠하이머병, 파킨슨병 등과 같은 암 및 신경퇴행성 질환의 조기 진단을 위한 잠재적인 후보바이오마커를 공개할 수 있다. 조직 proteomics는 또한 단백질의 풍부에 근거를 둔 전신 정보의 부를 산출하고 흥미로운 생물학 질문을 해결하는 것을 돕습니다.
정량적 프로테오믹스 분석은 라벨 기반 및 라벨 이없는 접근 방식의 두 가지 광범위한 범주로 그룹화될 수 있습니다. 라벨 기반 접근법에서 단백질 또는 펩타이드는 SILAC(세포 배양에서 아미노산을 가진 안정적인 동위원소 라벨) 또는 ICAT(동위원소 코딩 친화성 태그), TMT(동위원소 코딩 친화성 태그), TMT(동위원소 대칭 대칭 태그) 또는 iTRAQ(상대및 절대수량에 대한 isobaric tag)와 같은 화학 적 태그로 분류됩니다. 라벨 기반 접근법은 단백질의 보다 정확한 양과 동소바릭 라벨을 사용하는 장점이 있으며, 여러 샘플을 단일 실험에서 분석할 수 있다. 라벨없는 접근 방식은 라벨 기반 접근 방식에 대한 비용 효율적인 대안을 제공합니다. 특정 코호트에 속하는 수백 개의 환자 샘플을 분석하고 임상 적 특징에 따라 다른 코호트와 비교할 수 있습니다. 여기서는 생명 과학, 특히 바이오마커 발견 기반 프로젝트에서 중요한 라벨 프리 및 라벨 기반 프로테오메 프로파일링 방법을 사용하여 조직 샘플에 최적화된 정량적 프로테오믹스 워크플로우를 설명했습니다.
프로테오믹스 기술은 질병1의검출 및 예후에 도움을 줄 수 있는 잠재적 후보 마커의 식별 및 정량화를 가능하게 할 가능성이 있다. 질량 분석 분야의 최근 발전은 단백질 수준에서 임상 연구를 가속화했습니다. 연구원은 지금 단백질 식별 및 정량화2를위한 증가한 감도를 제공하는 질량 분광법 기지를 둔 proteomics를 사용하여 몇몇 질병의 복잡한 병리학의 도전을 해결하기 위하여 노력하고 있습니다. 단백질의 정확한 정량적 측정은 건강하고 병들인 개별에 있는 단백질 중 동적 및 공간 협력을 이해하기 위하여 중요합니다3; 그러나, 프로테오메 전체 규모에 대한 이러한 분석은 쉽지 않다.
임상 표본의 프로테오믹 프로파일링의 한 가지 주요 제한사항은 생물학적 샘플의 복잡성입니다. 많은 상이한 유형의 샘플은 세포주, 혈장 및 조직4,5와같은 질병 프로테아움을 연구하기 위해 조사되었다. 세포주 널리 질병 진행의 다른 단계를 모방 하는 체 외 실험에서 모델로 사용 됩니다. 그러나, 세포주를 가진 한 가지 주요 제한은 세포 배양6의과정에서 지노티픽 및 현상 변화를 쉽게 획득한다는 것입니다. 플라즈마와 같은 체액은 바이오마커 발견을 위한 매력적인 공급원이 될 수 있습니다. 그러나, 단백질 농도가 매우 풍부하고 동적 범위 때문에 플라즈마 프로테오믹스는 조금 더 도전적입니다7. 여기서, 가장 풍부한 단백질로부터 유래된 펩타이드는 질량/전하 비율이 동일하더라도 낮은 풍부한 단백질로부터 유래된 단백질을 억제할 수있다. 지난 몇 년 동안 고갈 및 분수 기술의 발전이 있었지만, 좋은 커버리지를 얻는 것은 여전히 플라즈마 proteomics8,9의주요 한계남아있다. 질병 생물학의 proteomic 조사를 위한 조직의 사용은 조직 견본이 질병 사이트에 가장 근위이고 질병 생물학에 더 나은 통찰력을 제공하기 위하여 높은 생리적 및 병리학적인 정보를 제공하기 때문에 바람직하다10,11.
이 원고에서, 우리는 조직 견본의 정량적인 proteomics를 위한 단순화된 프로토콜을 제공했습니다. 우리는 이 완충이 질량 분석 기지를 둔 조사와 호환하기 때문에 조직 용액 준비에 대해 8 M 우레아를 포함하는 완충액을 사용했습니다. 그러나, 질량 분광계에 주입 하기 전에 소금을 제거 하는 펩 티 드를 청소 하는 것이 필수적이다. 기억해야 할 한 가지 중요한 점은 트립신이 8M 우레아 농도에서 낮은 활성을 나타내기 때문에 단백질 소화를 위한 트립신을 첨가하기 전에 우레아 농도를 1M 미만으로 낮추는 것입니다. iTRAQ(상대적이고 절대적인 정량화를 위한 아이소바릭 태그) 및 라벨없는 정량화(LFQ)를 사용하여 정량적 글로벌 프로테오믹스의 두 가지 접근법을 설명했습니다. iTRAQ 기반 정량 프로테오믹스는 주로 생물학적 상태(예: 정상 대 질병 또는 처리된 샘플)에서 다양한 여러 샘플을 비교하는 데 사용됩니다. 이 접근법은펩타이드(12)의N단 1차 아민에 라벨을 붙이기 위해 동소근 시약을 활용한다. iTRAQ 시약에는 펩티드13의N-terminal 1차 아민과 반응하는 N-메틸 피프라진 기자 그룹, 밸러스티어 그룹 및 1개의 N-하이드록시 succinimide 에스테르 군이 포함되어 있다. 각 조건에서 소화 된 펩 티 드 특정 iTRAQ 시약으로 표시 됩니다. 라벨링 에 이어, 반응이 중지되고 상이한 조건에서 펩티드가 단일 튜브로 풀링된다. 이 결합된 견본 혼합물은 식별 및 정량화를 위한 질량 분광계에 의해 분석됩니다. MS/MS 분석 후, 저분자 질량을 가진 리포터 이온 단편이 생성되고 이들 리포터 이온의 이온 강도는 단백질의 정량화에 사용된다.
또 다른 접근법, 라벨없는 정량화는 안정적인 동위원소로 펩티드를 라벨링하지 않고 복잡한 시료에서 단백질의 상대적 수를 결정하는 데 사용됩니다.
이 연구는 기관 검토 위원회와 인도 기술 봄베이 연구소의 윤리위원회 (IITB-IEC/2016/026)에 의해 검토및 승인되었습니다. 환자/참가자는 이 연구에 참여하기 위해 서면 동의를 제공했습니다.
1. 조직 리자테 준비
참고: 얼음에서 다음 단계를 모두 수행하여 프로테아제의 비활성 상태를 유지합니다. 메스와 사용된 모든 튜브가 오염을 피하기 위해 멸균되었는지 확인하십시오.
2. 조직 리스의 단백질 정량화 및 품질 검사
3. 단백질의 효소 소화
참고: 효소 소화단계는 도 1a에표시됩니다.
4. 소화 된 펩티드의 탈염
참고: 펩티드의 탈염을 수행하려면 C18 단계 팁을 사용하십시오.
5. 염무제 펩타이드의 정량화
6. 소화 된 펩티드의 라벨없는 수량 (LFQ)
참고: 라벨이 없는 수량의 경우 보충 파일 2에언급된 LC 및 MS 매개 변수를 사용합니다. 동일한 유형의 샘플의 3개의 생물학적 복제가 질량 분광계에서 실행되었을 때 높은 커버리지 데이터가 얻어졌다.
7. 소화 된 펩 티 드의 라벨 기반 수량 (iTRAQ)
참고: iTRAQ 또는 TMT 시약 등과 같은 다른 동소바릭 라벨을 사용하여 라벨 기반 정량화를 수행할 수 있습니다. 여기서, iTRAQ 4-플렉스는 3개의 조직 샘플로부터 소화된 펩티드의 라벨링에 사용되었다. iTRAQ 4-플렉스 라벨링의 절차는 아래에 언급되어 있습니다.
8. 데이터 분석
우리는 발견 프로테오믹스에 대한 두 가지 접근 방식을 사용했습니다: 라벨이 없는 및 라벨 기반 프로테오믹스 접근법. SDS-PAGE에서 조직 샘플의 단백질 프로파일은 그대로 단백질을 나타내고 프로테오믹분석(도 2A)을고려할 수 있었다. 계측기의 품질 관리 검사는 시스템 적합성 소프트웨어를 통해 모니터링되었으며 계측기 성능(도2B)의일별 변화...
생물학적 샘플의 조직 프로테오믹스는 질병 진행의 다른 단계와 관련된 새로운 잠재적인 바이오마커를 탐구할 수 있게 해줍니다. 그것은 또한 질병 진행과 관련 되 었던 신호 및 통로의 메커니즘을 설명합니다. 조직 정량 적 프로테오믹스 분석을 위한 기술된 프로토콜은 재현 가능한 양호한 커버리지 데이터를 제공한다. 대부분의 단계는 제조업체의 지침에서 적용되었습니다. 고품질 데이터를 ?...
저자는 공개 할 것이 없습니다.
우리는 MHRD-UAY 프로젝트 (UCHHATAR AVISHKAR YOJANA), 생명 공학부 (BT / PR13114 / INF / 22/206/2015)가 지원하는 IIT 봄베이의 SS 및 MASSFIITB 시설에 대한 프로젝트 #34_IITB 모든 MS 관련 실험을 수행하도록 인정합니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Reagents | |||
Acetonitrile (MS grade) | Fisher Scientific | A/0620/21 | |
Bovine Serum Albumin | HiMedia | TC194-25G | |
Calcium chloride | Fischer Scienific | BP510-500 | |
Formic acid (MS grade) | Fisher Scientific | 147930250 | |
Iodoacetamide | Sigma | 1149-25G | |
Isopropanol (MS grade) | Fisher Scientific | Q13827 | |
Magnesium Chloride | Fischer Scienific | BP214-500 | |
Methanol (MS grade) | Fisher Scientific | A456-4 | |
MS grade water | Pierce | 51140 | |
Phosphate Buffer Saline | HiMedia | TL1006-500ML | |
Protease inhibitor cocktail | Roche Diagnostics | 11873580001 | |
Sodium Chloride | Merck | DF6D661300 | |
TCEP | Sigma | 646547 | |
Tris Base | Merck | 648310 | |
Trypsin (MS grade) | Pierce | 90058 | |
Bradford Reagent | Bio-Rad | 5000205 | |
Urea | Merck | MB1D691237 | |
Supplies | |||
Hypersil Gold C18 column | Thermo | 25002-102130 | |
Micropipettes | Gilson | F167380 | |
Stage tips | MilliPore | ZTC18M008 | |
Zirconia/Silica beads | BioSpec products | 11079110z | |
Equipment | |||
Bead beater (Homogeniser) | Bertin Minilys | P000673-MLYS0-A | |
Microplate reader (spectrophotometer) | Thermo | MultiSkan Go | |
pH meter | Eutech | CyberScan pH 510 | |
Probe Sonicator | Sonics Materials, Inc | VCX 130 | |
Shaking Drybath | Thermo | 88880028 | |
Orbitrap Fusion mass spectrometer | Thermo | FSN 10452 | |
Nano LC | Thermo | EASY-nLC1200 | |
Vacuum concentrator | Thermo | Savant ISS 110 | |
Software | |||
Proteome Discoverer | Thrermo | Proteome Discoverer 2.2.0.388 |
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