原生环境质谱直接从组织中分析高达145kDa的完整内源性蛋白质组装体
大家好,本周为大家分享一篇发表在Anal Chem上的文章,Native Ambient Mass Spectrometry Enables Analysis of Intact Endogenous Protein Assemblies up to 145 kDa Directly from Tissue [1]。该文章的通讯作者是来自英国伯明翰大学的Helen J. Cooper教授。非变性原位质谱(native ambient mass spectrometry, NAMS)是一种新型的自上而下质谱分析方法。它结合非变性质谱和原位质谱的优势,可直接在蛋白质及其复合物的生理环境中进行对其进行无标记表征。NAMS可提供蛋白质结构、空间及瞬时相互作用的信息,具有直接从组织中分析内源性蛋白质组装体的巨大潜力。但是,目前,NAMS仅成功应用于直接检测低分子量 (图 1. 离子图像和 HCD MS2光谱表明大鼠脑中蛋白质复合物的亚基解离。(a) H&E染色的连续组织切片的光学图像。标签:Ce,小脑;C,大脑皮层;CC,胼胝体;F,穹窿;V,侧脑室区;Mb,中脑;Me,髓质和脑桥;H,海马;Th,丘脑;Ht,下丘脑;BG,基底神经节;OR,嗅觉区域。(b) Nano-DESI 全扫描质谱,代表光学图像中标记为“(b)”的像素。(c,d)巨噬细胞抑制因子同源三聚体显示均匀分布。(e,f)PGAM1同型二聚体分布。(g,h)MDH2同型二聚体分布。此外,作者在大鼠肾脏中鉴定了四种同源二聚体蛋白组件(61.2-94.2kDa),包括ω-酰胺酶 (61.2kDa)、MDH2 (66.4kDa)、苹果酸脱氢酶1 (MDH1, 72.8kDa) 和α-烯醇化酶 (94.2kDa),并将其成像(图2)。其中观察到的α-烯醇化酶为金属结合形式,每个亚基上结合了2个Mg 2+离子。图 2. (a)大鼠肾脏的H&E染色连续切片显示皮质(C)和髓质(M)组织。(b)在MSI期间获得的大鼠肾皮质组织中单个nano-DESI 像素的示例全扫描质谱。(c, d)α-烯醇化酶同型二聚体。(e, f)苹果酸脱氢酶1。(g, h) MDH2同型二聚体。(i, j) ω-酰胺酶。研究还从大鼠肝组织中鉴定出同型三聚体鸟氨酸转氨甲酰酶(OTC,108.8kDa)和同型四聚体乳酸脱氢酶A(LDHA,145.4kDa)(图3)。其中,在全扫描模式下,nano-DESI可以检测到145.4kDa的LDHA的较弱信号。通过nano-DESI-PTCR MS2的进一步确认,检测到的物质确实为LDHA。图3. (a) 直接来自大鼠肝组织的完整OTC同源三聚体的nano-DESI-PTCR MS 2。(b) 完整OTC同源三聚体的nano-DESI-HCD MS2显示亚基质量为36.2kDa。(c)完整LDHA同源四聚体 (145.4kDa)的nanoESI-PTCR MS2。(d)完整LDHA 同源四聚体的nanoESI-HCDMS2。在此研究中,作者成功利用NAMS质谱分析方法,直接从组织中检测并鉴定出内源性蛋白质组装体,分子范围为37.0-145.4kDa,包括二聚体、三聚体以及四聚体。其中检测到的上限(145.4kDa)超出LESA MS报道的质量上限的两倍,比nano-DESI 报道过的质量上限高出100kDa。通过调整离子光学和高m /z的气体压力,或者后续仪器和方法的开发,NAMS有可能进一步突破145.4kDa的上限,检测到分子量更大的蛋白组装体。[1]Hale OJ, Hughes JW, Sisley EK, Cooper HJ. Native Ambient Mass Spectrometry Enables Analysis of Intact Endogenous Protein Assemblies up to 145 kDa Directly from Tissue. Anal Chem. 2022 Apr 12 94(14):5608-5614.[2]Hale OJ, Cooper HJ. Native Mass Spectrometry Imaging and In Situ Top-Down Identification of Intact Proteins Directly from Tissue. J Am Soc Mass Spectrom. 2020 Dec 2 31(12):2531-2537.