Mikroplatten-Sonicator in Peer-Reviewed-Proteomics-Studie validiert

Hielscher Ultrasonics gibt bekannt, dass sein Ultraschall-Mikroplatten-Sonicator UIP400MTP in einer vergleichenden Proteomics-Studie, die in Proteomics (2024) veröffentlicht wurde, erfolgreich validiert wurde. Die Studie zeigt, dass die ultraschallbasierte Probenvorbereitung auf Mikroplatten reproduzierbare, qualitativ hochwertige Proteinextrakte liefert, die mit fortschrittlichen Shotgun-Proteomics- und Terminomics-Workflows voll kompatibel sind.

Die Veröffentlichung, „TermineR: Gewinnung von Informationen über endogene proteolytische Prozesse aus Shotgun-Proteomikdaten“stellt ein neues bioinformatisches Framework für die Analyse der endogenen Proteolyse direkt aus Standard-Massenspektrometriedatensätzen vor. Im Rahmen der Methodenvalidierung verglichen die Autoren drei häufig verwendete Gewebehomogenisierungstechniken: Bead Beating (Precellys), Badbeschallung (Bioruptor) und Ultraschall-Mikroplattenbeschallung mit dem UIP400MTP.

Vergleichbare Proteomabdeckung ohne künstliche Proteolyse

Ein zentrales Ziel der vergleichenden Studie war die Bewertung, ob unterschiedliche Extraktionsmethoden die Identifizierung und Quantifizierung semispezifischer Peptide beeinflussen, die für die Untersuchung endogener proteolytischer Prozesse entscheidend sind. Die Ergebnisse zeigen, dass die UIP400MTP-basierte Ultraschallextraktion eine Proteomabdeckung erreicht, die mit den etablierten mechanischen Aufschlussmethoden vergleichbar ist, wobei gleichbleibende Anteile an vollständig spezifischen und semispezifischen Peptiden erhalten bleiben.
Wichtig ist, dass die Daten zeigen, dass die Hochleistungs-Ultraschall-Mikroplattenbeschallung keine künstliche Proteinspaltung verursacht, was ein häufiges Problem bei der Terminomik und der semispezifischen Peptidanalyse darstellt. Dies bestätigt, dass das UIP400MTP einen effizienten Probenaufschluss bietet und gleichzeitig biologisch aussagekräftige proteolytische Signaturen bewahrt.

Quantitative Reproduzierbarkeit semispezifischer Peptide über verschiedene Extraktionsmethoden hinweg –
Pearson-Korrelations-Heatmaps der log2-transformierten Intensitäten semispezifischer Peptide beim Vergleich verschiedener Proteinextraktionsmethoden für Wildtyp- (WT, links) und Knock-out- (KO, rechts) Proben. Es wurden hohe Korrelationskoeffizienten (typischerweise ≥0,95) zwischen der UIP400MTP-Ultraschall-Mikroplattenbeschallung, der Bead-Beating-Methode (Precellys®) und der Badbeschallung (Bioruptor®) beobachtet, was eine ausgezeichnete quantitative Übereinstimmung belegt. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Ultraschallbeschallung von Mikroplatten die relativen Peptidhäufigkeiten bewahrt und mit quantitativen Proteomics- und Terminomics-Analysen voll kompatibel ist.
Studie und Grafiken: ©Cosenza-Contreras et al. 2024

Hohe Reproduzierbarkeit in der quantitativen Proteomik

Die Studie berichtet außerdem von einer hohen quantitativen Reproduzierbarkeit über alle Extraktionsmethoden hinweg. Pearson-Korrelationsanalysen der Peptidintensitäten ergaben eine starke Übereinstimmung zwischen mit UIP400MTP verarbeiteten Proben und solchen, die mit Bead-Beating oder Bad-Sonikation hergestellt wurden, wobei die Korrelationskoeffizienten in der Regel über 0,95 lagen.
Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Beschallung von Mikroplatten mit Ultraschall die relativen Peptidhäufigkeiten bewahrt, wodurch sie sich gut für die differentielle Proteomik, das TMT-basierte Multiplexing und krankheitsorientierte Studien eignet, die präzise quantitative Vergleiche erfordern.

Anzahl der identifizierten Peptidvorläufer nach Spezifität und Extraktionsmethode
Vergleich der Anzahl der identifizierten Peptidvorläufer, klassifiziert nach enzymatischer Spezifität (vollständig spezifisch, C-terminal semispezifisch und N-terminal semispezifisch) bei drei Proteinextraktionsmethoden: Bead Beating (Precellys®), Badbeschallung (Bioruptor®) und Ultraschall-Mikroplattenbeschallung mit dem UIP400MTP. Die Daten werden für biologische Replikate von Wildtyp- (WT) und Knock-out- (KO) Mausnierenproben gezeigt. Die Ergebnisse zeigen eine vergleichbare Proteomabdeckung und ähnliche Verteilungen der Peptidspezifitäten über alle Extraktionsmethoden hinweg, was darauf hindeutet, dass die UIP400MTP-basierte Mikroplattenbeschallung eine effiziente Proteinextraktion bietet, ohne die unspezifische proteolytische Spaltung zu erhöhen.
Studie und Grafiken: ©Cosenza-Contreras et al. 2024

Ermöglichung von Hochdurchsatz- und standardisierten Proteomik-Workflows

Durch die Kombination von berührungsloser Ultraschallenergiezufuhr mit der parallelen Bearbeitung ganzer 96-Well-Platten unterstützt das UIP400MTP eine standardisierte und automatisierungskompatible Probenvorbereitung mit hohem Durchsatz. In der veröffentlichten Studie wurde das System erfolgreich in einen DIA-fähigen, TMT-markierten Proteomik-Workflow integriert, der an einem Mausmodell für polyzystische Nierenerkrankung angewendet wurde.
Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Mikroplatten-Ultraschalltechnik mit der modernen Shotgun-Proteomik voll kompatibel ist und die Analyse der endogenen Proteolyse ohne arbeitsintensive biochemische Anreicherungsschritte ermöglicht.

Engagement für wissenschaftlich validierte Lösungen

„Die Aufnahme des UIP400MTP in eine strenge, von Experten begutachtete Vergleichsstudie unterstreicht, dass Hielscher Ultrasonics‘ Engagement für die Bereitstellung wissenschaftlich validierter Probenvorbereitungstechnologien,“ sagte ein Vertreter des Unternehmens. „Eine unabhängige Validierung in anspruchsvollen Proteomik-Workflows ist für Labore, die robuste, reproduzierbare und skalierbare Lösungen suchen, unerlässlich.“
Die vollständige Studie ist als Open-Access-Publikation in Proteomics verfügbar (DOI: 10.1002/pmic.202300491)

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