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新型双压线性离子阱质谱仪给蛋白质组学带来革...(四)

2020.7.20

如图 4 所示,在不同仪器之间,有很多蛋白会重复出现,即被不同仪器同时鉴定到。在 60 分钟的分离过程中, LTQ Velos 双压离子阱鉴定到了 LTQ XL 得到到蛋白数目的 88% , LTQ Velos 双压离子阱鉴定到了 Q-TOF 得到蛋白数目的 90% ,此外,还有 570 个蛋白没有被其他仪器鉴定到,大约占 53% 。因此, LTQ XL 和 Q-TOF 鉴定到的蛋白大部分都被 LTQ Velos 鉴定到,而且还有许多上述两仪器没有鉴定到的。在 LTQ Velos 反复对同一样品进行分析的时候,能重复鉴定到的蛋白超过 70% ,而且有 85% 的蛋白能过被鉴定到两次或三次,说明 LTQ Velos 的重现性较好 .
20096516675.jpg
图 4 1ug C.elegans 蛋白胰酶酶解物在 60 分钟内用反相色谱分离,不同仪器鉴定到的蛋白。( 1% 假阳性率)

/

LTQ XL

LTQ Velos

增加百分比

信号转导蛋白

21

49

133%

激酶

11

24

118%

磷酸酶

15

31

107%

表 5 用 LTQ Velos 离子阱比 LTQ XL 离子阱能鉴定得到更多的信号转导蛋白

LTQ Velos 有更好的灵敏度

在复杂混合物中,由于低丰度的前体离子存在于宽动态范围的背景基质中,需要很好的灵敏度(很强的信号),而且需要好的选择性,目标离子的选择效率以及能应对复杂体系的采集速度。 LTQ Velos 质谱仪对于在高度复杂背景下关键低丰度蛋白的检测有更好的灵敏度。用 Proteome Discovery 软件对检索得到的蛋白结果进行注释,如功能,亚细胞位置等。这些信息来源于公共的蛋白数据库(如 Swissprot 和 NCBI ) , 在 180 分钟的梯度运行一次目标样品,将检索到的蛋白进行分类, LTQ Velos 双压离子阱比 LTQXL 多检出了 133% 的信号转导蛋白,而且多检测了两倍数目的激酶和磷酸酶。

此外,只有 LTQ Velos 双压离子阱鉴定到了低丰度的的转录因子 ntl-3 ,它主要参与生长调控,还鉴定到了 F4369 主要参与细胞定位。

为了进一步证明 LTQ Velos 双压离子阱对于分析低丰度化合物的能力,比如在组织或细胞里天然丰度较低的蛋白或肽段,样品被稀释了 50 倍,在两台线性离子阱上进行分析,由LTQ Velos 双压离子阱 鉴定得到的特异性肽段比 LTQ XL 多 152% ,主要是由于 LTQ Velos 双压离子阱有高灵敏的二级质谱鉴定能力,有更好的离子传输效率,对于弱的前体离子信号, LTQ Velos 双压离子阱能在有限的最大注射时间内传输更多的离子到阱内,因此提高了二级质谱的灵敏度, LTQ Velos 双压离子阱由较快的扫描速率,也增加了低丰度的前体离子被鉴定到的几率。
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图 5 20ng 进样量 60 分钟的色谱梯度 LTQ Velos 双压离子阱比 LTQ XL 离子阱能增加对低丰度蛋白鉴定的量。

LTQ Velos 双压离子阱提高实验通量

快速的扫描速率,不但提高了仪器工作循环的次数,同时也缩短了色谱分离时间,提高了实验的通量,对于同一个复杂混合物, LTQ Velos 双压离子阱在 60 分钟内鉴定到的特异性肽段比 LTQ XL 离子阱在 180 分钟内鉴定到的还要多,因此,对于简单而又有宽动态范围(如胶条带)的混合物分析,可以显著提高其通量。对于某些需要多次重复的实验,如方法开发,或涉及生物样品重复的实验,用此仪器就非常方便快捷。同样对于定量试验,用 LTQ Velos 双压离子阱也具有很大的优势,因此它有较快的扫描速度,更多的扫描次数,可以对较窄的色谱峰进行多个数据点的采集,因此适用于超高压液相色谱分离和短运行时间的分析实验。

为什么四级杆飞行时间质谱仪( Q-TOF )仪器鉴定的蛋白较少

对来源于 Q-TOF 仪器的数据进行详细分析,一级质谱全扫描的谱图质量与 LTQ Velos 几乎相当,而且信噪比和谱图特征也很类似,而且 Q-TOF 有更好的质量准确度(在 1% 假阳性率鉴定到的肽的 RMS 有 9PPM ),结果显示,在一定的分析时间内如 60 分钟,对于肽段鉴定的实验来说,全扫描的灵敏度、动态范围、或质量准确度不是决定因素,扫描速率可能是一个决定性因素,随着分离时间延长,扫描速率影响不是特别大,但肽和蛋白鉴定数目也提高了,如图 3 所示。对于扫描速率的详细讨论,请参考下面的 Q-TOF 扫描速度对灵敏度的影响。

由 LTQ Velos 双压离子阱鉴定到的前 20 个蛋白的 Mascot 平均得分为 1113.4 ,在 3Hz 扫描速度工作下的 Q-TOF 前 20 个蛋白平均得分为 506.7 ,前者是后者的一倍还多。 Q-TOF 的二级质谱图质量较差,导致了较少的肽段被鉴定到。 Q-TOF 一级质谱和二级质谱的高质量准确度并没有弥补低质量的二级质谱谱图。如,与线性离子阱获得的质谱图相比,有较少的序列离子,当检索参数设置为 MS1.4Da MS/MS 0.8 ,离子阱的二级质谱扫描谱图质量已经够高,结果显示,线性离子阱( LTQ )系统比四级杆 - 飞行时间( Q-TOF )在蛋白鉴定更具优势。


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