功能基因组学

使用DeCyder MS对肽和蛋白质的LC-MS分析进行预分离研究
Harald Pettersen*; David Fenyö; John Flensburg; Staffan Renlund; Staffan Lindqvist; Lennart Björkesten
GE Healthcare, Amersham Biosciences AB, Uppsala, Sweden

 

简介
  对于LC-MS途径的蛋白质组学差异表达分析而言,缺少合适的数据分析软件工具已经成为其瓶颈之一。目前的技术已经可以很容易地在蛋白质和肽的表达谱实验中得到大量实验数据,但是数据分析却是费时费力的。为质谱分析全新设计的软件DeCyder MS™是一个将成像、检测,对比,蛋白鉴定及数据统计一体化的实用工具,能够简化大量LC-MS数据分析并对肽和蛋白质进行相对定量,它支持全自动的肽段检测和比较以及结果的交互验证。本文中,我们用RPC nanoLC-MS/MS对小鼠的脑组织样品进行了研究,采取了用和不用在线IEX层析柱(1D LC and 2D LC)进行预分离两种方式,并将DeCyder MS™原型应用于对此研究数据的分析。

方法
  
匀浆离心三个小鼠脑组织的样本,使用Ettan 2-D Clean-Up Kit™除去干扰物质,并用Ettan Trypsin™进行消化,得到的肽混合物使用Ettan MDLC™(GE Healthcare)配合安装有纳喷雾接口的Finnigan LTQ™质谱仪(Thermo Electron公司)进行分析。在分析过程中同时采取了1D LC 和 2D LC的方法。在1D的设置中,样本在trap柱(PepMap™ 0.3 x 5 mm, LC-Packings)上去盐,在RPC柱(PepMap™ C18 0.075 x 150 mm, LC-Packings)上分离。在2D LC的在线设置中,样本被吸附在强阳离子交换柱(0.3 x 30 mm Biobasic™ SCX column, Thermo Electron 公司)上,用逐步增加的盐浓度梯度(10, 50, 100 and 500 mM of NH4Cl)依次洗脱到trap柱上并进一步用RPC柱分析。全扫描质谱图在profile模式下采集,而MS/MS图在centroid模式下采集。利用DeCyder MS软件,对全扫描前体质谱峰图进行检测、谱图比较和定量。所有的检测,匹配及鉴定都在DeCyder MS的全自动模式下进行,无需手动的指定或更正。利用MS/MS谱图和TurboSEQUEST®工具对肽进行鉴定。Xcorr的数值分别为1.5, 2, 2.5,相应电荷数分别为1+,2+,3+的肽,都被认为是可靠的鉴定结果。

  DeCyder MS™可以:
  ● 全自动检测、比较、呈现并鉴定样品组间(
   如对照组/处理组)具有显著差异的肽。
  ● 精确到逐个峰水平对肽段检测和比较进行确
    证和调整。
  ● 对质谱数据在2D和3D水平进行高级可视化。
  ● 自动处理大量数据。
  ● 使用内标可以进一步提高定量和比较的结果。

图1:DeCyder MS™的软件界面左:在自动检测模式下的一个小鼠样本的1D LC强度图(X轴:时间 Y轴:m/z)右:匹配显示界面,以图像对图2的实验数据进行展示,该界面同时包括了图形和文本的比较结果描述

表1:通过1D 和2D LC数据分析得到的肽数量Detected peptides: 用DeCyder MS™进行峰检测得到的肽Identified peptides: 使用DeCyder MS?内带的鉴定功能,由DeCyder MS™与TurboSEQUEST™配合检测得到的肽。

 

表2:对应于各分离组分数的肽的数量(Profile count),绝大部分的肽仅出现在IEX的组分1和2中,仅一小部分肽出现在所有的IEX组分中。

图2:一个小鼠样本用2D LC得到的全部5个RPC分析结果的强度图(X轴:时间 Y轴:m/z)。从直观上看,50 mM IEX组分包含了最多的肽,500 mM IEX组分包含了较少的肽,该结果用DeCyder MS™进行峰检测而得到确认,如图4所示。

图3:1D, 2D中检测到的肽1D 和2D LC的结果均来自一个小鼠样本(见表2C)左:基于质量数和保留时间并由DeCyder MS™匹配所确定的常规肽。右:除去了缺乏可靠鉴定的肽以后的结果。

图4:用2D LC在三个小鼠样本不同IEX分离组分所得到的肽段数量,如图2中看到的一样,DeCyder MS?检测结果表明50 mM 的IEX组分包含了最多的肽。

图5:对于6个肽段的所有2D LC的强度谱(2Log)显示,平均误差为± 1σ,3D视图显示了质量数为1700.8Da的+2价离子归一化后的原始数据。忽视各个样本间的生物学差异,误差条形图显示了分析水平上的差异,包括IEX柱分离。

结论
  本研究的结果表明:
  DeCyder MS?能够从如本实验2D LC这样大量复杂的数据中提取并展现相关的信息。
   所用的液相色谱方法显示了很好的IEX重复性。
  DeCyder MS™的鉴定功能能够对IEX的性能进行快速及准确的研究。

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