Мониторинг выбранной реакции

Метод тандемной масс-спектрометрии

В мониторинге выбранной реакции этап отбора масс MS1 выбирает ионы-предшественники , которые подвергаются фрагментации, за которой следует отбор ионов-продуктов на этапе MS2. Могут быть выполнены дополнительные этапы отбора и фрагментации.

Мониторинг выбранной реакции ( SRM ), также называемый мониторингом множественной реакции ( MRM ), представляет собой метод, используемый в тандемной масс-спектрометрии , в котором ион определенной массы выбирается на первой ступени тандемного масс-спектрометра , а ионный продукт реакции фрагментации исходных ионов выбирается на второй ступени масс-спектрометра для обнаружения. ^[1]

Варианты

Общий случай SRM можно представить следующим образом:

${\displaystyle ABCD^{+}\to AB+CD^{+}}$

где ион-предшественник ABCD ⁺ выбирается первым этапом масс-спектрометрии (MS1), диссоциирует на молекулу AB и ион-продукт CD ⁺ , а последний выбирается вторым этапом масс-спектрометрии (MS2) и обнаруживается. Пара ионов-предшественника и продукта называется SRM «переходом». ^[2]

Последовательный мониторинг реакции ( ПМР ) представляет собой последовательное применение трех или более стадий масс-спектрометрии к ПМР, представленное в простом случае следующим образом:

${\displaystyle ABCD^{+}\to AB+CD^{+}\to C+D^{+}}$

где ABCD ⁺ выбирается MS1, диссоциирует на молекулу AB и ион CD ⁺ . ^[3] Ион выбирается на втором этапе масс-спектрометрии MS2, затем подвергается дальнейшей фрагментации с образованием иона D ⁺ , который выбирается на третьем этапе масс-спектрометрии MS3 и обнаруживается.

Мониторинг множественных реакций ( MRM ) представляет собой применение выбранного мониторинга реакций к нескольким ионам-продуктам из одного или нескольких ионов-предшественников, ^{[3] [4]} например

${\displaystyle ABCD^{+}\to AB+CD^{+}}$

${\displaystyle ABCD^{+}\to AB^{+}+CD}$

где ABCD ⁺ выбирается MS1 и диссоциирует двумя путями, образуя либо AB ⁺ , либо CD ⁺ . Ионы последовательно выбираются MS2 и детектируются. Мониторинг параллельных реакций ( PRM ) представляет собой применение SRM с параллельным детектированием всех переходов в одном анализе с использованием масс-спектрометра высокого разрешения. ^[5]

Протеомика

SRM может использоваться для целенаправленной количественной протеомики с помощью масс-спектрометрии . ^[6] После ионизации , например, в источнике электрораспыления , пептидный предшественник сначала изолируется для получения существенной популяции ионов в основном предполагаемого вида. Затем эта популяция фрагментируется для получения ионов-продуктов, чье содержание сигнала указывает на содержание пептида в образце. Этот эксперимент можно проводить на тройных квадрупольных масс-спектрометрах , где разрешающий по массе Q ₁ изолирует предшественника, q ₂ действует как ячейка столкновений, а разрешающий по массе Q ₃ циклически проходит через ионы-продукты, которые обнаруживаются при выходе из последнего квадруполя электронным умножителем . Пару предшественник/продукт часто называют переходом . Большая работа направлена ​​на то, чтобы обеспечить выбор переходов, имеющих максимальную специфичность.

Используя изотопную маркировку с использованием пептидов с тяжелой меткой (например, D , 13 C или 15 N ) в сложной матрице в качестве стандартов концентрации , SRM можно использовать для построения калибровочной кривой , которая может обеспечить абсолютную количественную оценку (т. е. количество копий на клетку ) нативного легкого пептида и, соответственно, его родительского белка . ^[2]

SRM использовался для идентификации белков, кодируемых генами дикого типа и мутантными генами ( мутантные белки ), и количественной оценки их абсолютных копий в опухолях и биологических жидкостях, тем самым отвечая на основные вопросы об абсолютном числе копий белков в одной клетке, что будет иметь важное значение при цифровом моделировании клеток млекопитающих и человеческого организма, а также об относительных уровнях генетически аномальных белков в опухолях, и доказывая свою полезность для диагностических приложений. ^{[7] [8]} SRM также использовался в качестве метода запуска сканирования полных ионов продуктов пептидов для a) подтверждения специфичности перехода SRM или b) обнаружения определенных посттрансляционных модификаций , которые находятся ниже предела обнаружения стандартных анализов MS. ^[9] В 2017 году SRM была разработана как высокочувствительная и воспроизводимая платформа для обнаружения целевых белков на основе масс-спектрометрии (под названием «SAFE-SRM»), и было продемонстрировано, что новый конвейер на основе SRM имеет значительные преимущества в клинических протеомных приложениях по сравнению с традиционными конвейерами SRM, и он продемонстрировал значительно улучшенную диагностическую эффективность по сравнению с методами диагностики белковых биомаркеров на основе антител, такими как ELISA . ^[10]

Смотрите также

• Масс-спектрометрия белков
• Количественная протеомика

Ссылки

1. E. de Hoffmann (1996). "Тандемная масс-спектрометрия: учебник" (PDF) . Журнал масс-спектрометрии . 31 (2): 129–137. Bibcode :1996JMSp...31..129D. doi :10.1002/(SICI)1096-9888(199602)31:2<129::AID-JMS305>3.0.CO;2-T.
2. Lange, Vinzenz; Picotti, Paola ; Domon, Bruno; Aebersold, Ruedi (2008). "Мониторинг выбранных реакций для количественной протеомики: учебное пособие". Molecular Systems Biology . 4 : 222. doi : 10.1038/msb.2008.61. ISSN  1744-4292. PMC 2583086. PMID 18854821  . 
3. Мюррей, Кермит К.; Бойд, Роберт К.; Эберлин, Маркос Н.; Лэнгли, Г. Джон; Ли, Лян; Найто, Ясухидэ (2013). «Определения терминов, относящихся к масс-спектрометрии (Рекомендации ИЮПАК 2013 г.)». Чистая и прикладная химия . 85 (7): 1515–1609. doi : 10.1351/PAC-REC-06-04-06 . ISSN  1365-3075.
4. Kondrat, RW; McClusky, GA; Cooks, RG (1978). «Мониторинг множественных реакций в масс-спектрометрии/масс-спектрометрия для прямого анализа сложных смесей». Аналитическая химия . 50 (14): 2017–2021. doi :10.1021/ac50036a020. ISSN  0003-2700.
5. Петерсон, AC; Рассел, JD; Бейли, DJ; Вестфалл, MS; Кун, JJ (2012). «Мониторинг параллельных реакций для количественной целевой протеомики с высоким разрешением и высокой точностью масс». Молекулярная и клеточная протеомика . 11 (11): 1475–1488. doi : 10.1074/mcp.O112.020131 . ISSN  1535-9476. PMC 3494192. PMID 22865924  . 
6. Пикотти, Паола ; Эберсолд, Руди (2012). «Протеомика на основе мониторинга отдельных реакций: рабочие процессы, потенциал, подводные камни и будущие направления». Nature Methods . 9 (6): 555–566. doi :10.1038/nmeth.2015. ISSN  1548-7091. PMID  22669653. S2CID  205420574.
7. Wang Q, Chaerkady R, Wu J, et al. (февраль 2011 г.). «Мутантные белки как биомаркеры, специфичные для рака». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 108 (6): 2444–9. Bibcode : 2011PNAS..108.2444W. doi : 10.1073/pnas.1019203108 . PMC 3038743. PMID  21248225. 
8. "Выбранная масс-спектрометрия мониторинга реакций для абсолютной количественной оценки белка". Журнал визуализированных экспериментов .
9. Анвин РД, Гриффитс ДЖ и др. (август 2005 г.). «Мониторинг множественных реакций для выявления участков фосфорилирования белков с высокой чувствительностью». Молекулярная и клеточная протеомика . 4 (8): 1134–44. doi : 10.1074/mcp.M500113-MCP200 . PMID  15923565.
10. Ван Q, Чжан М, Томита Т и др. (декабрь 2017 г.). «Выбранный подход к мониторингу реакций для проверки пептидных биомаркеров». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 114 (51): 13519–13524. Bibcode : 2017PNAS..11413519W. doi : 10.1073/pnas.1712731114 . PMC 5754789. PMID  29203663 . 

Внешние ссылки

• SRMatlas; количественное определение белков в сложных протеомных переварах методом масс-спектрометрии