三年磨一剑: 4D蛋白组再升级!4D-FastDIA强势来袭
离子淌度分离 (ion mobility) 的引入,使得蛋白质组学步入了4D新时代,带来蛋白质组学在鉴定深度、检测周期、定量准确性等性能的全面提升,极大推动了蛋白质组学技术发展与广泛应用。
三年磨一剑!值此景杰生物4D技术平台三周年之际,景杰生物基于对行业需求洞察及超万例的蛋白质组分析经验基础上,升级推出全新一代4D-FastDIA蛋白组定量技术服务产品。该技术服务延续了4D蛋白组无需肽段分级和高深度的特征,进一步结合4D-DIA策略,降低缺失值,提高定量的稳定性与平行性,尤其适用于大规模蛋白质组学定量分析。
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1. 全新一代4D技术平台:高扫描速度,高鉴定深度,更具性价比
2. 4D-DIA采集策略:显著降低缺失值,提升定量重复性与数据完整度
3. 离子淌度4D对齐:dia-PASEF技术,4D对齐提升DIA数据质量
4. 深度神经网络搜库策略:无需额外建库,高解析度获取可靠蛋白信息
1. 什么是4D蛋白质组学?
图1 新一代4D蛋白质组学
2. 4D有什么优势?
图2 TIMS带来更高专属性和灵敏度
此外,timsTOF Pro质谱仪具备其独有的平行累积连续碎裂PASEF (Parallel Accumulation Serial Fragmentation) 扫描模式。母离子选择与TIMS中离子的释放同步进行,扫描速度高达100 Hz,可对低丰度的母离子进行智能叠加选择,可以实现近乎100%的离子利用率,并且带来扫描速度革命性的提升 (图3)。在相同的定量条件和微量样品量下,4D技术可以鉴定到多50%-100%的蛋白质或修饰位点。
3. DIA是什么?为什么选择DIA策略?
图3 DDA和DIA数据采集策略比较
4. 4D-DIA和传统DIA的区别
图4 传统DIA的主要特征和困难
2020年,全球蛋白质组领域顶尖科学家Matthias Mann教授团队与Ruedi Aebersold教授合作开发了基于4D平台的DIA技术——dia-PASEF®。
图5 基于4D平台的DIA技术——dia-PASEF®
在dia-PASEF的扫描模式下,与离子淌度相关的CCS值和m/z之间有一定的相关性,因此四级杆可以利用这个特征逐步扫描来实现近乎100%的离子信号,极大提升检测的灵敏度和深度(图6)。除此之外,dia-PASEF中新增加的离子淌度维度,有效降低了谱图的复杂性,解决了DIA技术中面临的最大困境。基于离子淌度的二次分离和CCS数值的对齐,进一步提高了检测灵敏度同时增强了定量的可靠性。
图6 基于4D平台的dia-PASEF®技术提升检测灵敏度与定量可靠性a, dia-PASEF®中的数据采集模式;b, dia-PASEF®和DDA及传统DIA离子利用率的对比
4D-FastDIA结合了4D蛋白组+dia-PASEF+深度神经网络搜库的众多权威技术,进一步提升了蛋白质组分析的深度、重复性与稳定性。我们的实测数据显示,4D-FastDIA鉴定深度在4D-LFQ (DDA) 基础上进一步提升 (图7上),三次重复共鉴定到6299个蛋白,其中overlap蛋白占比为97.4% (图7左下),技术重复性高达Pearson 0.99。对比DDA数据 (通常85-90%),数据完整度提高,缺失值显著下降。
图7 4D-FastDIA蛋白组项目数据
此外,4D-FastDIA在磷酸化修饰组分析中也表现不俗,进一步提升了组学定量的平行性与稳定性。实测项目数据显示,样本间磷酸化位点overlap占比为80.0%,技术重复性高达Pearson=0.98。
图8 4D-FastDIA磷酸化修饰组学数据
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4D-FastDIA延续了4D蛋白质组学平台在采集速度与灵敏度的大幅度提升,实现了蛋白的深度覆盖。采取4D-DIA数据采集策略,提升平行性与稳定性,展现了在大队列样本分析中的卓越稳定性。基于深度神经网络的搜库策略,实现高可靠度高解析度提取肽段信息。特别适用于大队列样本蛋白组分析。
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