在生物藥肽圖分析、蛋白質修飾分析、蛋白質組學研究等諸多工作中,蛋白質的變性與酶解是樣品處理的必經之路。RapiGestTM SF正是在這個實驗步驟中,用以輔助蛋白酶解的變性試劑[1,2,3]。RapiGest SF有以下優點:
■ 綜合水相、有機相溶液條件下,最高效的輔助酶解變性劑。
■ 作用過程中,不對蛋白造成副反應化學修飾。
■ 操作簡單、全麵適應液質分析方法。
■ 常規操作濃度對胰蛋白酶活性無抑製。
■ 可大大縮短酶解反應時間。
■ 對各種蛋白酶、肽-N糖苷酶等多種酶解過程都適用。
在zai蛋dan白bai質zhi質zhi譜pu分fen析xi的de大da部bu分fen工gong作zuo中zhong,常chang常chang需xu要yao將jiang蛋dan白bai質zhi酶mei解jie為wei多duo肽tai進jin行xing分fen析xi。但dan蛋dan白bai質zhi結jie構gou是shi以yi三san維wei結jie構gou的de形xing式shi存cun在zai的de,為wei了le將jiang蛋dan白bai高gao級ji結jie構gou內nei部bu的de酶mei切qie位wei點dian暴bao露lu於yu蛋dan白bai酶mei的de作zuo用yong下xia,首shou先xian需xu要yao對dui蛋dan白bai進jin行xing變bian性xing,使shi蛋dan白bai舒shu展zhan開kai。John R. Yates教授領導的團隊對各種變性劑中的輔助酶切效果進行了充分比較,其中RapiGest SF的表現最為(圖1)[4]。仔細觀察圖1還(hai)可(ke)以(yi)發(fa)現(xian),在(zai)實(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)中(zhong),較(jiao)為(wei)常(chang)用(yong)的(de)尿(niao)素(su)輔(fu)助(zhu)酶(mei)切(qie)效(xiao)率(lv)較(jiao)差(cha)。這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)尿(niao)素(su)對(dui)胰(yi)蛋(dan)白(bai)酶(mei)活(huo)性(xing)的(de)抑(yi)製(zhi)作(zuo)用(yong)較(jiao)大(da)。實(shi)驗(yan)人(ren)員(yuan)有(you)時(shi)會(hui)采(cai)取(qu)使(shi)用(yong)尿(niao)素(su)進(jin)行(xing)蛋(dan)白(bai)後(hou),將(jiang)反(fan)映(ying)溶(rong)液(ye)稀(xi)釋(shi)10倍,再加入胰蛋白酶的方法,以降低尿素濃度到1M以yi下xia,減jian少shao其qi對dui胰yi蛋dan白bai酶mei的de抑yi製zhi。但dan是shi,麵mian對dui微wei量liang的de生sheng物wu蛋dan白bai樣yang本ben,稀xi釋shi後hou的de體ti係xi,會hui大da幅fu度du降jiang低di樣yang品pin濃nong度du,限xian製zhi了le後hou續xu的de分fen析xi工gong作zuo。此ci外wai,尿niao素su在zai對dui蛋dan白bai變bian性xing的de過guo程cheng中zhong,還hai會hui對dui蛋dan白bai進jin行xing一yi定ding的de化hua學xue修xiu飾shi,如ru氨an基ji甲jia酰xian化hua。副fu反fan應ying的de發fa生sheng對dui於yu多duo肽tai鑒jian定ding、組學水平蛋白定量會造成一定的影響與誤差。而使用RapiGest SF無副反應的問題,正常使用濃度下(0.1%)對胰蛋白酶活
性也無影響(表1)。


圖1. Tris水相緩衝體係下各種變性劑的輔助酶切效果比較。樣品為mammalian cell lysate cytoplasmic fraction蛋白。
不同變性劑對胰蛋白酶活性影響對比

不同變性劑對胰蛋白酶活性影響對比

檢測基於胰蛋白酶誘導N-α-苯甲酰-L-精氨酸乙基乙酯(BAEE)水解。將0.5微克胰蛋白酶加入1mL 50mM的碳酸氫銨溶液中(pH 7.9,0.2 mM BAEE)。檢測△BAEE在253 nm下的吸收值(5分鍾內的斜率)。
RapiGest SF雖然是一種表麵活性劑,但其全麵適應液質分析的要求。在使用RapiGest SF作為變性劑完成蛋白酶切後,如果隻進行色譜分析,則可無需對RapiGest SF進行處理。如進行液質聯用分析,則通過簡單的加酸步驟就可將RapiGest SF去除。而酸性溶液環境又恰恰是液質分析所需的樣品溶液環境。事實上,RapiGest SF是酸性不穩定表麵活性劑,在酸性條件下(pH2)極易水解。RapiGestSF的結構及其水解產物見圖2。酸化後RapiGest SF降解為兩個產物:2-十二酮和3-羥(2,3-二羥基丙基)丙磺酸鈉。前者與水不能互溶,通過離心去除。後者在水溶液中溶解度很高,在反相LC模式下不保留。因此,酶消解後的水溶液可直接進行LC-MS或MALDI-MS分析。


圖3為Ra piGest SF輔助的人單抗酶解的實例。通過BiopharmaLynxTM軟件分析,其序列覆蓋度為98%。而且LC/MS
分析中沒有發現錯誤酶切的多肽或完整未被酶切的蛋白。2%序列未發現的原因是由於此部分序列為2個氨基酸的超短肽或單個氨基酸(R或K),其無法在反相柱上保留。


圖 3.LC-MS分析RapiGest SF輔助下的人單抗胰蛋白酶酶解多肽。
由於其表麵活性劑的屬性,RapiGest SF可以非常快速地對蛋白完成變性,從而縮短酶解實驗時間。圖4顯示,RapiGest SF輔助下,完全酶解馬肌紅蛋白隻需要5分鍾。而由於肌紅蛋白屬球蛋白,其在不充分變性的情況下將難以酶解。在對照反應中,單純與胰蛋白酶孵育條件下,即使到9小時後,仍隻有少量的蛋白被酶解;而使用了RapiGest SF試劑的體係,酶解效率顯著提升。


圖 4.有無RapiGest SF輔助下,馬肌紅酶解效果對比。
RapiGest SF自2002年推出以來,已經過10年的使用,它良好的性能被廣泛認可,對各種蛋白酶、肽-N糖苷酶
等多種酶解過程都適用[5]。RapiGest SF已經成為大部分生物質譜科學家的常規必備試劑。
參考文獻
(1) Yu YQ, Gilar M, Lee PJ, Bouvier ES, Gebler JC. Enzyme-friendly,mass spectrometry-compatible surfactant for in-solution enzymatic digestion of proteins. Anal. Chem. 2003, 75, 6023-6028.
(2) Huang HZ, Nic hols A, Liu DJ. Direct identification and quantification of aspartyl succinimide in an IgG2 mAb by RapiGest SF assisted digestion. Anal. Chem. 2009, 81, 1686-1692.
(3) Yu YQ, Gilar M, Lee PJ, Bouvier ES, Gebler JC. A complete peptide mapping of membrane proteins: a novel surfactant aiding the enzymatic digestion of bacteriorhodopsin. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004, 18, 711-715.
(4) Chen EI, Cociorva D, Norris JL, Yates JR 3rd. Optimization of Mass Spectrometry-Compatible Surfactants for Shotgun Proteomics. J Proteome Res. 2007, 6, 2529-2538.
(5) Yu YQ, Gilar M, Kaska J, Gebler JC. A rapid sample preparation method for mass spectrometryc haracterization of N-linked glycans. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2005, 19, 2331-2336.
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