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Duplexing metabolic deuterated water-labeled samples using dimethyl labeling to estimate protein turnover rates
利用二甲基标记对代谢性氘代水标记样品进行双重标记以估算蛋白质周转速率
Henock M. Deberneh, Michael E. Taylor, Kamil A. Kobak, Michael T. Kinter, Benjamin F. Miller, Rovshan G. Sadygov
Communications Chemistry 8, Article number: 375 (2025), doi:10.1038/s42004-025-01762-1
使用氘代水(D₂O)进行代谢标记会改变酶解肽段的同位素分布模式。通过建模分析单一同位素峰相对丰度随时间的衰减过程,可以估算蛋白质的周转速率。传统方法通常将未标记样品与氘代水标记样品分别在两次独立的液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)运行中分析,之后再对数据进行归一化处理以校正标记富集度。
在本研究中,作者采用轻/重二甲基标记对未标记和氘代水标记的样品进行双重标记,使两者可在单次LC-MS/MS实验中同时分析。这种方法不仅简化了实验流程,还允许直接比较两组样品的同位素分布,并精确计算蛋白质的合成分数。
实验中,小鼠被给予低脂饮食,并在不同时间点开始饮用D₂O富集的饮水。随后采集肝脏和血浆样本,使用Thermo Orbitrap Exploris质谱仪在数据依赖采集(DDA)模式下进行LC-MS/MS分析,并通过Mascot Server进行数据库搜索。在搜索参数中,二甲基标记被设为可变修饰,同时将碳-13同位素最大数量(#13C参数)设为2,以确保能识别来自高质量同位素峰的母离子。
研究人员开发了一款名为 d2ome-dimethyl 的内部软件用于计算蛋白质周转速率。结果显示,由于双重标记增加了样本的蛋白质组复杂度,二甲基双重标记样品鉴定到的肽段数量略低于非双重标记样品。然而,无论是采用传统的“两次独立运行”方法,还是本文提出的“单次双重标记运行”方法,所计算出的蛋白质周转速率高度一致(Pearson相关系数达0.945)。
该研究证明,结合二甲基化学标记与氘代水代谢标记的双重策略,是一种高效、准确且可减少技术变异的蛋白质周转率测定新方法。
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