پژوهش‌های پروتئومیکس – چرا سونیکاتور برای آماده‌سازی نمونه ضروری است
پژوهش‌های پروتئومیکس با فراهم‌کردن امکان تحلیل جامع پروتئین‌ها و عملکردهای آن‌ها، بینشی عمیق دربارهٔ زیست‌شناسی سلولی به دست می‌دهند و درک ما را از سامانه‌های زیستی گسترش می‌دهند. تهیهٔ نمونه‌های باکیفیت، که اغلب مستلزم آماده‌سازی پیچیده و پرزحمت است، نقشی محوری در موفقیت مطالعات پروتئومیکس دارد. فراصوت‌دهی ابزاری تثبیت‌شده و قدرتمند برای آماده‌سازی نمونه است و در مقایسه با روش‌های سنتی مزایای متعددی دارد. مدل‌های مختلف سونیکاتور، مانند سونیکاتورهای پروبی، VialTweeter و سونیکاتور پلیت UIP400MTP با ظرفیت پردازش بالا، مزایای منحصربه‌فردی در پردازش نمونه‌های پروتئومیکس ارائه می‌کنند و راه را برای دستیابی به نتایج پژوهشی قابل‌اعتماد و بازتولیدپذیر هموار می‌سازند.
چرا برای پژوهش‌های پروتئومیکس خود به سونیکاتور نیاز دارم؟
در حوزهٔ پژوهش‌های پروتئومیکس، نیاز به سونیکاتور از اهمیت حیاتی دستیابی به نمونه‌های باکیفیت برای تحلیل ناشی می‌شود. استفاده از فراصوت‌دهی در پژوهش‌های پروتئومیکس با تضمین لیز کارآمد سلول‌ها، بهبود استخراج پروتئین، همگن‌سازی نمونه‌های پیچیده، تسهیل هضم آنزیمی، کاهش آلودگی نمونه و فراهم‌کردن قابلیت پردازش با ظرفیت بالا، برای دستیابی به نتایج قابل‌اعتماد و بازتولیدپذیر ضروری است.
اهمیت آماده‌سازی نمونه در پروتئومیکس: دستیابی به نتایج قابل‌اعتماد و بازتولیدپذیر در آزمایش‌های پروتئومیکس به آماده‌سازی دقیق نمونه وابسته است. از لیز سلولی تا استخراج و خالص‌سازی پروتئین، هر مرحله باید با دقت اجرا شود تا آثار مصنوعی به حداقل برسند و یکپارچگی نمونه حفظ شود. بااین‌حال، روش‌های متداول مانند تخریب مکانیکی و لیز شیمیایی، به‌دلیل مشکلاتی نظیر استخراج ناقص، تخریب پروتئین و آلودگی نمونه، اغلب نمی‌توانند نتایج مطلوب را فراهم کنند.
سونیکاتور UIP400MTP با ظرفیت پردازش بالا برای آماده‌سازی نمونه در پروتئومیکس.
فراصوت‌دهی: تحولی اساسی در آماده‌سازی نمونه‌های پروتئومیکس
فراصوت‌دهی، یعنی فرایند استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا برای تخریب نمونه‌های زیستی، به روشی تحول‌آفرین در آماده‌سازی نمونه‌های پروتئومیکس تبدیل شده است. سونیکاتورها با بهره‌گیری از انرژی آکوستیکی، لیز سریع و کارآمد سلول‌ها، استخراج پروتئین و هضم آنزیمی را تسهیل می‌کنند و به افزایش بازده و بهبود خلوص نمونه می‌انجامند.
پروتکل: دستورالعمل گام‌به‌گام استفاده از سونیکاتورهای چندنمونه‌ای Hielscher در تحلیل بیوفیلم و پروتئومیکس را اینجا بیابید!
عملیات آماده‌سازی نمونه که با فراصوت‌دهی تسهیل می‌شوند
- لیز سلولی و استخراج پروتئین: سونیکاتورها به‌دلیل انعطاف‌پذیری کاربردی و دقت خود، برای لیز سلولی و استخراج پروتئین ایدئال هستند. سونیکاتور با اعمال پالس‌های کنترل‌شدهٔ انرژی فراصوتی، غشاهای سلولی را به‌طور مؤثر تخریب می‌کند و پروتئین‌های درون‌سلولی را بدون آسیب به یکپارچگی آن‌ها آزاد می‌سازد. این ویژگی به‌ویژه در مطالعات پروتئومیکسی ارزشمند است که برای تحلیل‌های پایین‌دستی به ساختارهای سالم پروتئینی نیاز دارند، مانند مطالعات برهم‌کنش پروتئین–پروتئین و پروتئومیکس ساختاری.
- پردازش نمونه با ظرفیت بالا: سونیکاتور پلیت UIP400MTP کارایی بی‌نظیری در پردازش نمونه‌های پروتئومیکس با ظرفیت بالا ارائه می‌دهد. UIP400MTP با بهره‌گیری از انرژی فراصوتی در قالب پلیت چندچاهکی، امکان فراصوت‌دهی هم‌زمان چندین نمونه را فراهم می‌کند و زمان پردازش و هزینه‌های نیروی کار را به‌شدت کاهش می‌دهد. این ویژگی به‌ویژه در مطالعات پروتئومیکس در مقیاس بزرگ سودمند است که به غربالگری سریع مجموعه‌های نمونه یا ظرفیت بالای پردازش نمونه‌ها برای کشف و اعتبارسنجی نشانگرهای زیستی نیاز دارند.
- افزایش بازده پس از رسوب‌دهی پروتئین: رسوب‌دهی پروتئین معمولاً در پردازش پایین‌دستی نمونه‌های زیستی برای تغلیظ پروتئین‌ها و پاک‌سازی آن‌ها از آلاینده‌های مختلف به کار می‌رود. نشان داده شده است که فراصوت‌دهی پروتئین‌های رسوب‌داده‌شده با اسید تری‌کلرواستیک (TCA)، روشی مؤثر برای معلق‌سازی مجدد و افزایش بازده پروتئین است. فراصوت‌دهی نمونه‌ها، پس از رسوب‌دهی با TCA و سپس واجذب در بافر نمونه، بازیابی کل پروتئین را افزایش می‌دهد و بازتولیدپذیری و نسبت‌های تطابق را بهبود می‌بخشد.
- هضم پروتئولیتیک: هضم پروتئین به کمک فراصوت از نظر سرعت و کارایی به‌طور چشمگیری از هضم سنتی شبانه بهتر عمل می‌کند. فراصوت‌دهی امکان احیا، آلکیلاسیون و هضم پروتئولیتیک سریع پروتئوم‌های پیچیده را فراهم می‌کند و زمان موردنیاز را از 12–24 ساعت متداول به تنها چند دقیقه کاهش می‌دهد. این رویکرد فراصوتی علاوه بر تسریع گردش کار، بازتولیدپذیری و یکنواختی نتایج تحلیل‌های پروتئومیکس را نیز بهبود می‌بخشد. اینجا بیشتر بخوانید!
- فسفوپروتئومیکس: فراصوت‌دهی عمدتاً با افزایش کارایی لیز سلولی و استخراج پروتئین، به‌ویژه برای پروتئین‌های دارای اتصال محکم یا مرتبط با غشا، گردش کار فسفوپروتئومیکس را بهبود می‌بخشد. نیروهای برشی مکانیکی ایجادشده هنگام فراصوت‌دهی، ساختارهای سلولی و زیرسلولی را تخریب می‌کنند و آزادسازی پروتئین‌های فسفریله‌ای را تسهیل می‌کنند که در غیر این صورت ممکن است دسترس‌ناپذیر باقی بمانند. این امر به افزایش پوشش پروتئوم و بهبود شناسایی فسفوپپتیدهای کم‌فراوان می‌انجامد. همچنین، فراصوت‌دهی کنترل‌شده می‌تواند به کاهش گرانروی نمونه کمک کند، برای مثال با قطعه‌قطعه‌کردن اسیدهای نوکلئیک؛ این کار هضم آنزیمی پایین‌دستی و کارایی غنی‌سازی فسفوپپتیدها را بهبود می‌بخشد و در نهایت پروفایل‌های فسفریلاسیون جامع‌تر و بازتولیدپذیرتری به دست می‌دهد. اینجا بیشتر بخوانید!
- آماده‌سازی نمونه به کمک فیلتر (FASP): در گردش کار FASP، فراصوت‌دهی با بهبود حل‌سازی و همگن‌سازی پروتئین پیش از فیلتراسیون کمک می‌کند. تخریب کارآمد سلول‌ها و تجمعات پروتئینی تضمین می‌کند که پروتئین‌ها به‌طور کامل در معرض عوامل دناتوره‌کننده مانند اوره قرار گیرند؛ امری که برای نگهداشت مؤثر روی فیلتر و هضم بعدی حیاتی است. فراصوت‌دهی همچنین به کاهش گرانروی نمونه کمک می‌کند و با تسهیل فیلتراسیون، گرفتگی فیلتر را به حداقل می‌رساند. در نتیجه، هضم پروتئولیتیک، که معمولاً با تریپسین انجام می‌شود، کارآمدتر و یکنواخت‌تر می‌شود و بازیابی پپتید و بازتولیدپذیری کلی پروتکل FASP بهبود می‌یابد. اینجا بیشتر بخوانید!
- همگن‌سازی نمونه و اختلاط بافر: فراصوت‌دهی، همگن‌سازی نمونه، حل‌سازی سلول‌ها و اختلاط بافر را در گردش کار پروتئومیکس تسهیل می‌کند.
سونیکاتور چندلوله‌ای VialTweeter برای فراصوت‌دهی هم‌زمان حداکثر 10 نمونه، برای مثال به‌منظور تخریب سلول‌ها و استخراج پروتئین‌ها.
بهترین سونیکاتور برای نمونه‌های پروتئومیکس من
Hielscher Ultrasonics مدل‌های متنوعی از سونیکاتورها ارائه می‌کند که طراحی آن‌ها آماده‌سازی ایدئال نمونه را امکان‌پذیر می‌سازد.
چه به فراصوت‌دهی تعداد کم یا زیاد نمونه و چه به پردازش حجم‌های بسیار کم یا زیاد نیاز داشته باشید، Hielscher مناسب‌ترین سونیکاتور را برای کاربرد مرتبط با پروتئین شما دارد.
ویال‌ها و بشرها – سونیکاتور پروبی: سونیکاتور پروبی متداول، هنگامی که نمونه‌ها به‌صورت تکی در ویال‌ها یا بشرها پردازش می‌شوند، به‌طور گسترده به‌عنوان هموژنایزر آزمایشگاهی برای تعداد کم نمونه به کار می‌رود. هموژنایزرهای آزمایشگاهی UP50H یا UP100H با نوک میکرو، نمونه‌های معمول سونیکاتورهای پروبی/هورنی هستند که برای فراصوت‌دهی مستقیم نمونه استفاده می‌شوند.
پلیت‌های 96 چاهکی/پلیت‌های میکروتیتر – سونیکاتور پلیت UIP400MTP: با افزایش تعداد نمونه‌ها و استفاده از پلیت‌های چندچاهکی و میکروپلیت‌های دارای 96، 384 یا 1536 چاهک، سونیکاتور پلیت UIP400MTP با ظرفیت پردازش بالا، فراصوت‌دهی و هم‌زدن هم‌زمان چندین نمونه را به‌صورتی روان و کارآمد امکان‌پذیر می‌سازد و جداسازی ملایم اما کارآمد پروتئین، همراه با اختلاط کامل و پراکنش یکنواخت معرف‌ها را تضمین می‌کند. این ویژگی به‌ویژه در آزمایش‌های پروتئومیکس شامل ماتریس‌های پیچیدهٔ نمونه یا آماده‌سازی چندین نمونه سودمند است؛ جایی که همگنی برای دستیابی به نتایج دقیق و بازتولیدپذیر اهمیت حیاتی دارد.
حداکثر 10 ویال – VialTweeter: اگر هم‌زمان با چند ویال، مانند لوله‌های Eppendorf، کار می‌کنید، VialTweeter ابزار مناسب شماست. VialTweeter طراحی منحصربه‌فردی دارد که فراصوت‌دهی هم‌زمان حداکثر 10 ویال یا لولهٔ بسته را امکان‌پذیر می‌سازد. از آلودگی متقاطع و آلودگی منتقل‌شونده از طریق هوا به‌طور کامل جلوگیری می‌شود.
چند ویال یا ظروف تکی – CupHorn: UP200St_TD-Cuphorn سونیکاتوری قدرتمند است که به شما امکان می‌دهد با استفاده از نگهدارندهٔ ویال، چند ویال را هم‌زمان پردازش کنید یا یک ظرف تکی را در حمام آب CupHorn قرار دهید.
ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم
کارکنان فنی ما در زمینهٔ فراصوت متخصص‌اند و در پیشنهاد مناسب‌ترین سونیکاتوری که نیازهای شما را برآورده کند و پژوهش شما را به موفقیت برساند، تجربهٔ فراوانی دارند. سونیکاتورها با ارائهٔ کارایی، انعطاف‌پذیری کاربردی و بازتولیدپذیری بی‌نظیر در آماده‌سازی نمونه، به ابزارهایی ضروری در پژوهش‌های پروتئومیکس تبدیل شده‌اند؛ Hielscher نیز با ارائهٔ مدل ایدئال سونیکاتور، بیشترین اثربخشی و قابلیت اعتماد فراصوت‌دهی را تضمین می‌کند. از لیز سلولی تا استخراج پروتئین و فراتر از آن، فراصوت‌دهی از روش‌های سنتی پیشی می‌گیرد و پژوهشگران را قادر می‌سازد مرزهای علم پروتئومیکس را گسترش دهند. با تداوم پیشرفت پژوهش‌های پروتئومیکس، سونیکاتورها از ابزارهای اصلی آماده‌سازی نمونه به شمار می‌روند و به دستیابی به نتایج قابل‌اعتماد و درک دنیای پیچیدهٔ پروتئین‌ها و عملکردهای آن‌ها کمک می‌کنند.
- کارایی بالا
- ظرفیت پردازش بالا
- فناوری پیشرفتهٔ روز
- نتایج بازتولیدپذیر و تکرارپذیر
- قابلیت اعتماد و استحکام
- کنترل دقیق و قابل‌تنظیم فرایند
- برای بشرها، ویال‌ها، لوله‌ها و میکروپلیت‌ها
- برای هر حجم نمونه
- نرم‌افزار هوشمند
- قابلیت‌های هوشمند (مانند برنامه‌پذیری، ثبت داده‌ها و کنترل از راه دور)
- کاربری آسان و ایمن
- نیاز اندک به نگهداری
- CIP (شست‌وشو در محل)
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
دستگاه‌های فراصوت Hielscher به بالاترین استانداردهای کیفیت و طراحی شهرت دارند. استحکام و کاربری آسان، ادغام بی‌دردسر دستگاه‌های فراصوت ما را در تأسیسات صنعتی امکان‌پذیر می‌سازد. دستگاه‌های فراصوت Hielscher به‌آسانی از عهدهٔ شرایط سخت و محیط‌های پرفشار برمی‌آیند.
Hielscher Ultrasonics شرکتی دارای گواهی ISO است و بر دستگاه‌های فراصوت با عملکرد بالا، مجهز به فناوری پیشرفتهٔ روز و برخوردار از کاربری آسان، تأکید ویژه‌ای دارد. البته دستگاه‌های فراصوت Hielscher با CE انطباق دارند و الزامات UL، CSA و RoHs را برآورده می‌کنند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش دستگاه‌های فراصوت آزمایشگاهی ما ارائه می‌دهد؛ این دستگاه‌ها برای عملیات آماده‌سازی نمونه، مانند قطعه‌قطعه‌کردن DNA و RNA، لیز سلولی، جداسازی DNA و پروتئین، هضم پروتئولیتیک یا جداسازی بیوفیلم، ایدئال هستند:
| سونیکاتور | توان [W] | نوع | حجم [mL] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | برای میکروپلیت‌ها | 6 – 3456 چاهک | VialTweeter | 200 | برای حداکثر 10 ویال، به‌علاوهٔ امکان اتصال با گیره | 0٫5 – 1٫5 |
| UP50H | 50 | پروبی | 0٫01 – 250 |
| UP100H | 100 | پروبی | 0٫01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | پروبی | 0٫1 – 1000 |
| UP200St | 200 | پروبی | 0٫1 – 1000 |
| UP400St | 400 | پروبی | 5٫0 – 2000 |
| CupHorn | 200 | CupHorn، راکتور فراصوتی | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | سلول جریان عاری از آلودگی |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
CupHorn فراصوتی برای آماده‌سازی هم‌زمان و بسیار مؤثر چندین نمونه در شرایط یکسان به‌منظور جداسازی پروتئین و قطعه‌قطعه‌کردن DNA.
برگه‌های اطلاعات فنی – مدل‌های سونیکاتور Hielscher برای پروتئومیکس
پرسش‌های متداول دربارهٔ فراصوت‌دهی و پروتئومیکس
پروتئین‌ها از چه نمونه‌هایی استخراج می‌شوند؟
پروتئین‌ها از طیف گسترده‌ای از نمونه‌های زیستی استخراج می‌شوند، از جمله سلول‌های کشت‌شده، بافت‌های حیوانی و انسانی، خون، پلاسما، سرم، ادرار، مایع مغزی‌نخاعی، بزاق، بافت‌های گیاهی، سلول‌های میکروبی مانند باکتری‌ها و مخمرها، و بخش‌های زیرسلولی مانند هسته‌ها، غشاها، میتوکندری‌ها یا وزیکول‌های خارج‌سلولی. انتخاب نمونه به پرسش زیستی بستگی دارد، زیرا انواع مختلف نمونه دسترسی به بخش‌های متفاوتی از پروتئوم، مانند پروتئین‌های کل سلول، پروتئین‌های ترشح‌شده، پروتئین‌های غشایی یا پروتئین‌های پیام‌رسان اختصاصی بافت را فراهم می‌کنند.
پروتکل آماده‌سازی نمونهٔ پروتئینی به کمک فراصوت‌دهی بدون تماس، پیش از MS را بخوانید!
اینجا می‌توانید پروتکلی برای آماده‌سازی نمونه با ظرفیت پردازش بالا برای پروتئومیکس شاتگان بیابید!
برای مشاهدهٔ پروتکل استخراج پروتئین از بافت تومور به کمک فراصوت‌دهی، اینجا کلیک کنید!
یادداشت‌های کاربردی استخراج پروتئین از وزیکول‌های خارج‌سلولی برای پروتئومیکس شاتگان را بررسی کنید!
آیا فراصوت‌دهی می‌تواند پیوندهای دی‌سولفیدی را بشکند؟
فراصوت‌دهی با توان بالا می‌تواند هنگام استخراج پروتئین، پیوندهای کووالانسی را بشکند. بااین‌حال، هنگامی که فراصوت‌دهی در سطوح توان کنترل‌شده و متناسب با نمونه‌ها انجام شود، موجب شکستن پیوندهای دی‌سولفیدی نمی‌شود. به همین دلیل، کنترل دقیق پارامترهای فرایند فراصوتی، مانند دامنه، توان، زمان و دما، اهمیت بسیار زیادی دارد. سونیکاتورهای Hielscher کنترل کامل این پارامترها را در اختیار شما قرار می‌دهند.
آیا فراصوت‌دهی می‌تواند پیوندهای پپتیدی را بشکند؟
فراصوت‌دهی روشی مؤثر برای بهبود حل‌سازی پپتیدها از طریق خردکردن پپتیدهای جامد به ذرات کوچک‌تر است. بااین‌حال، اگر محلول پپتیدی پس از فراصوت‌دهی دچار ژل‌شدن یا کدورت شود، یا لخته‌های قابل‌مشاهده در آن وجود داشته باشند، این وضعیت نشان‌دهندهٔ انحلال ناقص است و پپتید صرفاً در ماتریس محلول معلق مانده است.
در چنین مواردی، برای دستیابی به انحلال کامل به حلالی قوی‌تر نیاز است. اگر انحلال همچنان دشوار باشد، می‌توانید با خشک‌کردن انجمادی، محلول بافر فرّار را حذف کنید. سپس این نمونهٔ خشک‌شده امکان بررسی حلال‌های جایگزین برای بهبود حلالیت پپتید را فراهم می‌کند و بدین‌ترتیب شناسایی یک سامانهٔ حلال بهینه ممکن می‌شود.
منابع علمی / مراجع
- Lindemann C, Lupilova N, Müller A, Warscheid B, Meyer HE, Kuhlmann K, Eisenacher M, Leichert LI. (2013): Redox proteomics uncovers peroxynitrite-sensitive proteins that help Escherichia coli to overcome nitrosative stress. Journal of Biological Chemistry 288(27); 2013. 19698-714.
- Gonçalo Martins, Javier Fernández-Lodeiro, Jamila Djafari, Carlos Lodeiro, J.L. Capelo, Hugo M. Santos (2019): Label-free protein quantification after ultrafast digestion of complex proteomes using ultrasonic energy and immobilized-trypsin magnetic nanoparticles. Talanta, Volume 196, 2019. 262-270.
- Andreas Hofmann, Bertran Gerrits, Alexander Schmidt, Thomas Bock, Damaris Bausch-Fluck, Rudolf Aebersold, Bernd Wollscheid (2010): Proteomic cell surface phenotyping of differentiating acute myeloid leukemia cells.
Blood, Volume 116, Issue 13; 2010. e26-e34. - Fernandes, Luz; Santos, Hugo; Nunes-Miranda, J.; Lodeiro, Carlos; Capelo, Jose (2011): Ultrasonic Enhanced Applications in Proteomics Workflows: single probe versus multiprobe. Journal of Integrated OMICS 2011.
- Fic, E., Kedracka-Krok, S., Jankowska, U., Pirog, A. and Dziedzicka-Wasylewska, M. (2010): Comparison of protein precipitation methods for various rat brain structures prior to proteomic analysis. Electrophoresis, 31; 2020. 3573-3579.
- Manadas B.J., Vougas K., Fountoulakis M., Duarte C.B. (2006): Sample sonication after trichloroacetic acid precipitation increases protein recovery from cultured hippocampal neurons, and improves resolution and reproducibility in two-dimensional gel electrophoresis. Electrophoresis 27(9); 2006. 1825-1831.
- Pooreydy, B., Jafari, M., Tajik, F., Karimi, M., Rezaei-Tavirani, M., Ghassempour, A., Rezadoost, H., & Khodabandeh, M. (2013): Organelle Isolation for Proteomics: Mitochondria from Peripheral Blood Mononuclear Cells. Archives of Advances in Biosciences 4, 2013.
Hielscher Ultrasonics هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا را در مقیاس‌های مختلف، از آزمایشگاهی تا صنعتی، تولید می‌کند.