近期,4D-蛋白质组学技术方案又得到了完美补充,即将捕集离子淌度技术和PASEF采集技术与PRM技术结合,打造了全新的高通量和高灵敏的靶向蛋白质组学技术——prm-PASEF,至此,prm技术也全面进入了4D时代。
平行反应监测技术(Parallel Reaction Monitoring,PRM)
prm-PASEF这种模式利用了TIMS进行第四维度分离,相对于普通的PRM提高了多肽离子的选择性和灵敏度,并结合了PASEF的高扫描速度从而增加了靶标离子的数量,实现更多、更快、更准确的靶向蛋白组检测,为靶向蛋白质组学在大队列中的应用带来无限可能。
prm-PASEF
更高的验证通量
布鲁克timsTOF Pro开发的prm-PASEF分析大幅增加靶向离子分析数目,可灵活搭配fast LC及UHPLC,且不损失检测灵敏度。得益于timsTOF Pro大于120Hz的MS/MS扫描速度,prm-PASEF理论上每100ms的TIMS ramp time可靶向大于12个目标离子,在1s的duty cycle时间内则可靶向超过100个目标离子,使得prm-PASEF能够在短时间内定量到更多蛋白。同时,PASEF快速的扫描能力能得到更多的数据采集点,产生专属性更高的MS/MS谱图,极大提高检测灵敏度和定量可靠性(图3)。
在采用短梯度(30min)的prm-PASEF分析中,在单个prm-PASEF frame中,平均可监测4个靶向离子,而在每个prm-PASEF cycle中,平均可执行4个prm-PASEF frame,且不影响检测灵敏度及cycle time。在多母离子的情况下,每个MS cycle可涵盖高达10个frame,在短梯度的方法中,单个色谱峰可得到的数据点,经计算其中位数为25,并且在短短的30min内可以对216个目标离子进行监测(图4)。
prm-PASEF
更高的选择性
图5. 具相同保留时间及离子淌度的共洗脱化合物在两个prm-PASEF frame中的分布
prm-PASEF因为有离子淌度的分离,在数据分析时,可以通过离子淌度这个维度对离子进行过滤,如图6所示,经过离子过滤窗口的打开可以显著降低目标离子的背景,从而提高离子的选择性和检测灵敏度。
图6. 离子淌度过滤窗口可显著降低目标离子的背景
图7. prm-PASEF实验设计
图8. 肽段ATVVYQGER采用prm-PASEF定量结果
布鲁克全面利用timsTOF Pro捕集离子淌度技术高灵敏度及扫描速度的优势,发展prm-PASEF方法,具有高灵敏度、扫描速度、选择性等优势,并在高靶向离子数与短色谱梯度的应用下展现高度重现性及精准定量,这解决了传统PRM面临的挑战,必将促进靶向蛋白质组学技术在生物标志物的验证和临床转化方面的应用。
Bruker application note 1881734: prm-PASEF®: enabling high-throughput, high sensitivity targeted proteomics (点击“阅读原文”查看)
Antoine Lesur, et al., New prm-PASEF for highly multiplexed targeted acquisition inclinical samples,ASMS 2020 TP 470.
Florian Meier, et al., Online Parallel Accumulation-Serial Fragmentation (PASEF) with a Novel Trapped Ion Mobility Mass Spectrometer, Molecular & Cellular Proteomics,2018, 17, 2534–2545