揭示生物复杂性与质谱检测
描述蛋白质组
蛋白质水平生物拥有一些最紧迫的卫生保健问题的答案在研究者的思想。从协助药物发展的重要疾病标志物的蛋白质相互作用,通过映射多可以从调查过程中的蛋白质组。但是我们如何利用这巨额财富的知识继续推进科学?
理解的过程的蛋白质含有蛋白质组需要描述和分析。这不是件容易的事。周围的挑战这种蛋白质分析归结为两个主要复杂的因素:规模和复杂性。首先,蛋白质组可以包含成百上千的蛋白质在不同浓度,需要技术与动态测量范围大。其次,蛋白质的存在不仅仅是作为一个个体物种,但大量proteoforms。这些proteoforms很难描述由于他们的细微差别,然而这个特性非常重要,因为proteoforms携带不同的生物功能,必须确定。准确和高分辨率分析技术是不可或缺的破译蛋白质组的复杂性,和更好的biotherapeutic分析和发展。
一个突破在分析复杂样品
传统的描述大型异构蛋白复合物的首选工具质谱分析(女士)。女士措施质量收取比(m / z)的蛋白质离子和提供高分辨率的测量结果可以解决proteoforms的复杂性。本机女士,特别是,是一个有利的工具,它可以描述大型异构蛋白复合物的组成和化学计量学的原生状态。
虽然非常有用的技术,但仍存在重大挑战与当前方法对于大型或复杂的高分子女士分析。最重要的是,可以有重叠的电荷状态和同位素分布引起的残留溶剂化作用,离子加合物和转录后修饰。这种重叠会导致高水平的复杂性悬而未决的较大的复合物- ~ 150 kDa周围产生光谱是棘手的m / z的反褶积。现在,MS技术可以容纳新发展的答案之前分析棘手的目标。
找到清晰直接质量技术模式
电荷检测质谱(CDMS)正成为一个解决方案来克服的挑战在描述复杂proteoforms直接通过提供数据质量领域的更大、更复杂的大分子。探测器可以与传统的同时进行m / z测量在使用热科学™Orbitrap™分析器,装备现有的系统额外付费检测功能。这种方法提供了并行测量个别离子导致质量的决心而不需要直接和准确米/z-based从电荷状态或isotopically解决信号反褶积本机整体测量。
CDMS带来一系列好处大蛋白质复杂的分析。一个最重要的好处是,决议增加了20倍相比,传统的合奏离子测量。另外,它不仅提供了一个动态范围增加更好的蛋白质检测,但这也增加了访问质量测量的上限megadalton范围。CDMS也需要较少的样本,或不那么集中样本,由于其精湛的敏感性得到优秀的结果相比以前的方法。
那么,它是如何工作的呢?运行样本,收集数百个人并行离子/谱(图1)。m / z是由轴向振动的频率,热科学™直接质量技术™模式另外计算集成感应信号强度随着时间的推移,输出一个吗共振离子的选择性颞概述(STORI)阴谋。这图的斜率单个离子成正比的电荷,从而允许的决心z。从乘m / z和z,每个离子的质量可以给高分辨率质量计算域谱分析做好准备。
图1:示意图显示高分辨率质量域光谱获得通过的探测器。
一个工具相匹配的生物复杂性
研究人员正在探索CDMS的潜力更大的大分子为分析复杂的解决方案。结果是难以置信的。一项研究分析的潜力探测器测量proteoforms及其复合物变性和本机的操作模式。超过500 proteoforms探测器探测到——标准合奏女士独自发现(图2)。另一项研究中使用的探测器调查完整proteoforms。Low-abundance碎片离子包含数百先前察觉的残留物,显示增加了48%获得序列覆盖率相比传统读出一个40 kDa的蛋白质。没有这项技术,研究人员将缺乏详细的洞察力和仍在黑暗中对这些大型物种的存在。
复杂biotherapeutic特征有时可以通过传统的合奏MS方法,但通常需要多个实验或广泛的样品处理。最近的一项研究调查道、肿瘤坏死因子(TNF)抑制剂,确定了超过100改变的共存使用本机女士和一个热科学™问Exactive™超高质量范围(UHMR)质谱计。当使用直接质量技术模式而不是整体测量,更有信心可以实现特征,揭示了复杂的异构性,存在于biotherapeutics单元分辨率(图2)。
图2:分析本地道FC-fusion蛋白质(大约125 kDa单体)使用Q Exactive UHMR质谱仪直接质量技术模式(上),和传统的合奏女士(底部)。直接质量技术模式揭示了一个更广泛的proteoform分布比传统方法。
探测器被打破纪录的物种大小可以检测。事实上,CDMS了前所未有的同位素解决与群众对于物种数百kDa使用一个Orbitrap仪器直接质量技术模式。尽管很多探索使用的探测器,现在技术商业化,它为您提供了许多实验室研究复杂的大分子。
打开蛋白质组的潜力
蛋白质组包含一个巨大财富的信息等待了很久。探测器给我们能够理解proteoforms前所未有的细节和充分利用这些宝贵的见解。现在,生物学的巨大复杂性可以探索从未清晰,即使观察低频事件。不仅是CDMS蛋白质组分析的重要工具,但其功能非常适合应用到复杂biotherapeutic分析,。能够增进我们的了解复杂的分析物,最终,指导研究人员和支持发展更好的biotherapeutics和下一代药物形式提高医疗保健。
关于作者:
丹尼尔Hermanson开始了他的研究生涯在化学生物学领域,专注于利用质谱分析来理解生物过程。他位于纳什维尔的范德比尔特大学获得了博士学位,TN,研究cyclooxygenase-2 substrate-selective抑制的。他那时在斯克里普斯研究所的博士后研究应用基于活动的蛋白质分析研究未经蛋白质的功能。丹尼尔加入热费希尔科学作为一个现场应用科学家,支持质谱分析客户提供仪器和应用培训。他目前是一个高级产品营销经理专注于先进的质谱产品和软件。
