Automated Capillary Isoelectric Focusing-Tandem Mass Spectrometry for Qualitative and Quantitative Top-Down Proteomics.
Automated Capillary Isoelectric Focusing-Tandem Mass Spectrometry for Qualitative and Quantitative Top-Down Proteomics.
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自动毛细管等电聚焦量质谱法，用于定性和定量自上而下的蛋白质组学。
DOI：
10.1021/acs.analchem.0c03266
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发表时间：
2020-12-15
影响因子：
7.4
通讯作者：
Sun L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu T;Shen X;Yang Z;Chen D;Lubeckyj RA;McCool EN;Sun L
自上而下的蛋白质组学(TDP)旨在以蛋白质形式特异的方式描绘蛋白质组，这对于准确理解蛋白质在细胞过程中的功能至关重要。它需要在质谱仪(MS)和串联质谱仪(MS/MS)之前对蛋白质组分进行高容量的分离。毛细管等电聚焦(CIEF)-MS在20世纪90年代被认为是一种有用的TDP工具，因为CIEF具有高分辨率分离蛋白质形式的能力。以前的CIEF-MS研究集中在没有MS/MS的情况下测量蛋白质的质量，阻碍了对复杂样品中蛋白质形式的可靠鉴定和蛋白质形式翻译后修饰的准确定位。在这里，我们首次提出了基于CIEF-MS/MS的自动化TDP，用于大规模描绘复杂蛋白质组中的蛋白质形式。单次CIEF-MS/MS从只消耗毫微克蛋白质的大肠杆菌蛋白质组中鉴定出711种蛋白质形式。将二维尺寸排除层析(SEC)-CIEF与ESI-MS/MS联用，可以从大肠杆菌蛋白质组中鉴定出近2000种蛋白质形式。使用SEC-CIEF-MS/MS对斑马鱼雄性和雌性大脑的无标记定量TDP进行了数千种蛋白质形态的量化，并揭示了大脑中性别相关的蛋白质形态。特别是，我们发现了几种在雄性斑马鱼脑中丰度显著较高的前阿片黑素皮质素和前强啡肽的蛋白水解型，作为潜在的内源激素蛋白型。大脑的多水平定量蛋白质组学(TDP和自下而上的蛋白质组学)表明，在蛋白质组水平上，大多数丰度在性别之间有统计学意义差异的蛋白质形式没有丰度差异。这项工作是第一次对大脑的性别二型性进行多水平定量蛋白质组学研究。
Top-down proteomics (TDP) aims to delineate proteomes in a proteoform-specific manner, which is vital for accurately understanding protein function in cellular processes. It requires high-capacity separation of proteoforms before mass spectrometry (MS) and tandem MS (MS/MS). Capillary isoelectric focusing (cIEF)-MS has been recognized as a useful tool for TDP in the 1990s because cIEF is capable of high-resolution separation of proteoforms. Previous cIEF-MS studies concentrated on measuring the protein’s mass without MS/MS, impeding the confident proteoform identification in complex samples and the accurate localization of post-translational modifications on proteoforms. Herein, for the first time, we present automated cIEF-MS/MS-based TDP for large-scale delineation of proteoforms in complex proteomes. Single-shot cIEF-MS/MS identified 711 proteoforms from an Escherichia coli (E. coli) proteome consuming only nanograms of proteins. Coupling two-dimensional size-exclusion chromatography (SEC)-cIEF to ESI-MS/MS enabled the identification of nearly 2000 proteoforms from the E. coli proteome. Label-free quantitative TDP of zebrafish male and female brains using SEC-cIEF-MS/MS quantified thousands of proteoforms and revealed sex-dependent proteoform profiles in brains. Particularly, we discovered several proteolytic proteoforms of pro-opiomelanocortin and prodynorphin with significantly higher abundance in male zebrafish brains as potential endogenous hormone proteoforms. Multilevel quantitative proteomics (TDP and bottom-up proteomics) of the brains revealed that the majority of proteoforms having statistically significant difference in abundance between genders showed no abundance difference at the protein group level. This work represents the first multilevel quantitative proteomics study of sexual dimorphism of the brain.
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影响因子：
7.4
作者：
Lubeckyj RA;McCool EN;Shen X;Kou Q;Liu X;Sun L
通讯作者：
Sun L
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