Ultraschallsolubiliséierung vu Proteinpellets

An der Proteomik ass d’Preparatioun vu Prouwen ni en onwichtegen Detail. Si ass d’Grondlag fir d’Genauegkeet vun der Identifikatioun, d’Zouverlässegkeet vun der Quantifizéierung an d’Reproduzéierbarkeet. Eng vun de bestännegsten Erausfuerderunge bei der Preparatioun vu Proteinprouwen ass dat effikass erneit Opléise vu Proteinpellets no Fällungs- oder Konzentratiounsschrëtt. Hei huet d’Ultraschallsolubiliséierung vu Proteinpellets ëmmer méi u Bedeitung gewonnen. Duerch kontrolléiert Sonikatioun kënne Laboratoiren d’Réckgewannung vu Proteinne verbesseren, d’Opléise vu Pellets beschleunegen a Prouwe méi effikass fir déi uschléissend Massespektrometrie a biochemesch Analyse preparéieren.

Proteinsolubiliséierung: Firwat Sonikatioun an der moderner Proteomik wichteg ass

Proteinpellets entstinn dacks bei der Fällung mat Aceton, Ethanol, Methanol-Chloroform, Ammoniumsulfat oder TCA. Dës Aarbechtsofleef gi wäit verbreet agesat, fir Veronrengegungen ze ewechzehuelen, Proteinnen ze konzentréieren an Extrakter virun der Analys ze rengegen. Wann d’Fällung ofgeschloss ass, kann de resultéierende Pellet awer schwéier nees ze solubiliséiere sinn. Dicht Aggregater, hydrophob Domänen, membranassoziéiert Proteinnen a Proteinkomplexer mat staarke géigesäitege Wierkunge widderstinn dacks dem konventionelle Mëschen oder Vortexen. Eng onvollstänneg Solubiliséierung kann dann zu Prouweverloscht, enger verzerrter Representatioun vu Proteinnen an enger schlechter Reproduzéierbarkeet tëscht den Experimenter féieren.
D’Sonikatioun setzt genee bei dësem Enkpass un. Duerch d’Erzeuge vu mechanescher Energie an engem flëssege Medium brécht d’Sonikatioun kompakt Pelletstrukturen op, fërdert d’Andrénge vum Puffer a verdeelt aggregéiert Material an der Léisung. D’Resultat ass eng méi séier an dacks méi vollstänneg Rekonstitutioun vun de Proteinnen, wat besonnesch wäertvoll ass, wann ee mat limitéiertem Prouwematerial, komplexe Lysater oder usprochsvolle proteomeschen Ziler schafft.

Firwat Proteinpellets schwéier ze solubiliséiere sinn

D’Proteinfällung ass effikass, well si Proteinnen aus der Léisung erauszwéngt. Dee selwechte Prozess, deen d’Fällung nëtzlech mécht, schaaft awer och de Problem vun der Réckgewannung aus dem Pellet. Wann d’Proteinnen e Pellet gebilt hunn, kënne si dicht gepaakt an deelweis denaturéiert sinn. Hydrophob Interaktioune kënne sech verstäerken, intermolekular Bindunge kënnen zouhuelen, an e puer Proteinne kënne Salzer, Lipiden, Nukleinsaieren oder aner Matrixkomponenten aschléissen. Och wann e staarke Solubiliséierungspuffer benotzt gëtt, ass déi passiv Resuspensioun dacks lues an onvollstänneg.
An der Proteomik ass dat wichteg, well eng onvollstänneg Opléisung vum Pellet net nëmmen d’Gesamtausbeut reduzéiert. Si ka bestëmmt Proteinklasse selektiv ausschléissen, besonnesch Membranproteinnen, Strukturproteinnen oder Proteinforme mat enger Tendenz zur Aggregatioun. Dat bedeit, datt dat endgültegt Analyseresultat déi tatsächlech Zesummesetzung vun der ursprénglecher Prouf méiglecherweis net méi erëmspigelt. An der héichopléisender Proteomik, wou subtil Ënnerscheeder an der Heefegkeet oder an der posttranslationaler Modifikatioun biologesch entscheedend kënne sinn, ass esou eng Verzerrung duerch d’Preparatioun eng eescht Aschränkung.

Wéi d’Sonikatioun d’Solubiliséierung vu Proteinpellets verbessert

D’Ultraschallbehandlung verbessert d’Solubiliséierung, andeems si héichfrequent mechanesch Energie an d’Prouf abréngt. Dës Energie hëlleft, kompakt Pelletmaterial opzebriechen, a vergréissert de Kontakt tëscht dem Solubiliséierungspuffer an den agebettete Proteinnen. Amplaz sech nëmmen op Diffusioun a manuellt Mëschen ze verloossen, verdeelt de Prozess de Pellet aktiv a méi kleng Fraktiounen, déi méi einfach opzeléise sinn.

De prakteschen Effekt ass bedeitend. D’Sonikatioun kann:

• d’Opléise vun dichten oder haartnäckege Proteinpellets beschleunegen
• d’Réckgewannung vu schlecht léislechen an aggregéierte Proteinne verbesseren
• d’Preparatiounszäit a proteomeschen Aarbechtsofleef reduzéieren
• méi homogen Prouwe fir de Verdau an d’Analys fërderen

Dës verbessert Dispersioun ass besonnesch nëtzlech, wa Pellets a Puffer resuspendéiert ginn, déi Harnstoff, Thioharnstoff, Detergenzien, chaotrop Substanzen oder aner Reagenzien enthalen, déi allgemeng an der Proteomik benotzt ginn. D’Beschallung mat Ultraschall hëlleft dëse Komponenten, de Pellet méi effizient z’erreechen an ze solubiliséieren, wat zu enger méi eenheetlecher Prouweléisung féiert.

Virdeeler vun der Solubiliséierung mat Ultraschall an der Proteomik

Den Haaptvirdeel vun der Solubiliséierung mat Ultraschall ass, datt si en dacks ënnerschate Virbereedungsschrëtt an e kontrolléierbaren an effiziente Prozess verwandelt. An der Proteomik huet dat direkt analytesch Konsequenzen.

1. Éischtens erhéicht eng verbessert Solubiliséierung d’Warscheinlechkeet, datt d’Prouf, déi der enzymatescher Verdauung zougefouert gëtt, representativ fir déi ganz Proteinpopulatioun ass. D’Verdauung mat Trypsin hänkt zum Beispill dovun of, datt d’Proteinnen an der Léisung genuch entfalet an zougänglech sinn. Wa Bestanddeeler vum Pellet ongeléist bleiwen, sinn déi betraffe Proteinne praktesch vun der Peptidbildung an domat vum Noweis ausgeschloss.
2. Zweetens kann d’Beschallung mat Ultraschall d’Reproduzéierbarkeet verbesseren. Déi manuell Resuspensioun vu Pellets ass u sech variabel, besonnesch wa verschidde Bedreiwer, Pelletgréissten oder Prouwematrizen am Spill sinn. Eng kontrolléiert Ultraschallbehandlung standardiséiert déi physikalesch Energie, déi op d’Prouf awierkt, wat d’Variabilitéit tëscht de Virbereedunge reduzéieren an d’Eenheetlechkeet an den uschléissenden LC-MS- oder gelbaséierten Aarbechtsofleef verbessere kann.
3. Drëttens ass d’Ultraschallbehandlung besonnesch wäertvoll fir Prouwe mat wéineg Ausgangsmaterial a fir wäertvoll Prouwen. Klinesch Proteomik, d’Entdeckung vu Biomarker, Zellkulturexperimenter a Geweebestudie sinn dacks op limitéiert Material ugewisen. All Proteinverloscht wärend der Solubiliséierung reduzéiert den Informatiounswäert vun der Prouf. Dat effizient Erëmopléise mat Ultraschall hëlleft, sou vill Analyt wéi méiglech ze erhalen.
4. Schliisslech dréit d’Beschallung mat Ultraschall zu méi séieren Aarbechtsofleef bäi. Proteomiklaboratoiren, déi méi Prouwe verschaffen, brauche robust an zäiteffizient Virbereedungsmethoden. E Pellet, dee sech séier a komplett opléist, ass net nëmme praktesch; e reduzéiert Verspéidungen, senkt de Risiko vu Feeler bei der Handhabung a verbessert de Prouwenduerchsaz.

Beschallung mat Ultraschall am Verglach mat konventionelle Resuspensiounsmethoden

Traditionell Methode fir d’Resuspensioun vu Pellets ëmfaassen normalerweis Pipettéieren, Réieren, Mësche mam Vortexmëscher, länger Inkubatioun oder widderholl Erhëtzungsschrëtt. Wärend dës Technike bei locker gepaakte Pellets funktionéiere kënnen, hu si dacks Schwieregkeete mat staark kompaktéiertem oder hydrophobem Proteinmaterial. Mechanescht Mëschen eleng geet méiglecherweis net duer, fir d’Pelletstruktur komplett ze zerleeën, soudatt siichtbar Partikelen oder onsiichtbar onléislech Fraktiounen zeréckbleiwen.
D’Beschallung mat Ultraschall bitt eng méi aktiv a méi geziilt Approche. Amplaz op déi lues Diffusioun vum Puffer ugewisen ze sinn, brécht si de Pellet physesch op a fërdert eng séier Homogeniséierung. Dat mécht en eegente Resuspensiounspuffer net iwwerflësseg, verbessert awer seng Wierkung däitlech.
Am Verglach mat reng manuelle Methode bitt d’Solubiliséierung mat Ultraschall dacks eng besser Prozesskontroll, eng méi héich Effizienz an eng verbessert Eegnung fir usprochsvoll Uwendungen an der Proteomik. Fir Laboratoiren, déi souwuel analytesch Qualitéit wéi och Zouverlässegkeet am Betrib sichen, mécht dat d’Beschallung mat Ultraschall zu enger iwwerzeegender Wiel.

Déi bescht Asazfäll fir d’Solubiliséierung vu Proteinpellets mat Ultraschall

D’Solubiliséierung mat Ultraschall ass besonnesch virdeelhaft an Aarbechtsofleef, déi Follgendes ëmfaassen:

• Proteinfällung virun der Massespektrometrie,
• Rekonstitutioun vu Pellets aus Zelllysater oder Geweebenextrakter,
• Réckgewënnung vu membranräichen oder zu Aggregatioun neigende Proteinnen,
• a Prouwevirbereedung fir quantitativ Proteomik, bei där Reproduzéierbarkeet entscheedend ass.

Si ass och héich relevant, wa Pellets gelagert, ze staark gedréchent oder aus komplexe biologesche Matrize produzéiert goufen. An esou Fäll kann eng passiv Resuspensioun besonnesch ineffizient ginn, wärend d’Beschallung mat Ultraschall hëlleft, d’Prouf mat manner manuellen Agrëffer erëm benotzbar ze maachen.

Fannt dee beschten Ultraschallapparat fir Ären Aarbechtsoflaf fir d’Proteinsolubiliséierung!

Fir Laboratoiren, déi mat wäertvolle Prouwen, klenge Materialquantitéiten oder Proteomik mat héijem Prouwenduerchsaz schaffen, bitt de Portfolio vun Hielscher verschidde Formater fir d’Ultraschallbehandlung, déi genee un den Aarbechtsoflaf ugepasst kënne ginn.
Egal ob Dir en Hielscher Sonden-Ultraschallapparat, de VialTweeter Multi-Tube Sonicator oder den UIP400MTP Microplate Sonicator wielt – all Ultraschallapparatmodell deckt en anert Zenarie vun der Prouwevirbereedung of, wärend all Modeller dee selwechten zentrale Virdeel deelen: reproduzéierbar Ultraschallenergie fir eng effizient a kontrolléiert Veraarbechtung vu Prouwen.

Sonden-Ultraschallapparater

Ultraschallsonde wéi den UP200Ht si besonnesch gutt fir déi direkt Ultraschallbehandlung vun eenzele Prouwe gëeegent. Fir Proteomiklaboratoiren ass den UP200Ht eng staark Wiel, wa Proteinpellets eng intensiv Resuspensioun a klenge bis mëttlere Volumme brauchen, besonnesch wann d’Kontroll vun der Method an d’Widderhuelbarkeet wichteg sinn. Déi direkt Ultraschallbehandlung mat enger Sond ka kompakt Pelletmaterial séier opbriechen a Solubiliséierungspufferen hëllefen, Zougang zu Proteinnen ze kréien, déi soss deelweis ongeléist géife bleiwen.
Iwwersiicht vun alle Sonden-Ultraschallapparater!
 
 
 

VialTweeter Multi-Tube Sonicator

Wa verschidde verschlosse Prouwefläschen ënner identesche Konditioune verschafft musse ginn, bitt de Multi-Tube Sonicator VialTweeter e klore Virdeel. De VialTweeter erméiglecht eng intensiv Ultraschallbehandlung vu klenge Volummen, andeems e verschidde verschlosse Prouwefläschen ënner sterile Konditioune mat Ultraschall behandelt. Déi gläichzäiteg Prouwevirbereedung a verschiddene Reagenzglieser ënner de selwechte Konditiounen, souwéi de reduzéierte Risiko vu Kräizkontaminatioun, Prouweverloscht an Aerosolbildung bei der Veraarbechtung a verschlossene Prouwefläsche maachen de VialTweeter zu engem zouverlässegen Instrument fir d’Prouwevirbereedung. Fir d’Proteomik ass dat héich relevant, wa wäertvoll Pellets aus verschiddene Replikater oder klinesche Prouwe verschafft ginn, bei deenen d’Konsistenz tëscht de Réier entscheedend ass.
Léiert méi iwwer de VialTweeter!

Microplate Sonicator UIP400MTP

Fir Laboratoirë mat héijem Prouwenduerchsaz bréngt de Mikroplacken-Ultraschallapparat UIP400MTP d’Virdeeler vun der Ultraschallbehandlung an Aarbechtsofleef mat Placken eran. Den UIP400MTP ass en Ultraschallapparat fir Mikroplacken a Multiwell-Placke fir eng gläichméisseg Ultraschallveraarbechtung iwwer ganz Standardplacken, dorënner Formater mat 96 Verdéiwungen, an ënnersträicht seng Eegnung fir déi automatiséiert Prouwevirbereedung a Beräicher wéi Proteomik, Diagnostik a Medikamentenentdeckung. D’Plattform ass fir déi gläichzäiteg Behandlung vu ville Prouwen entwéckelt a bitt Virdeeler wéi e reduzéierte Risiko vu Kräizkontaminatioun, manner Aarbechtsopwand, eng verbessert Prouwenzeréckgewënnung an d’Integratioun an automatiséiert Aarbechtsofleef.
An der praktescher Proteomik bedeit dat, datt d’Pelletsolubiliséierung, d’Zelllys, d’Extraktioun a verbonne Virbereedungsschrëtt vill méi effizient op e gréissere Moossstaf iwwerdroe kënne ginn. Amplaz Prouwen eng no där anerer ze verschaffen, kënne Laboratoirë ganz Placke mat engem gläichméissegen Energieandroe mat Ultraschall behandelen. Dat ass wäertvoll, wann Aarbechtsofleef den Duerchsaz mat analytescher Prezisioun verbannen mussen, zum Beispill bei Screeningstudien, an der quantitativer Proteomik oder a standardiséierte Prouwevirbereedungsketten. Den UIP400MTP ass dofir net nëmmen en Instrument, dat d’Aarbecht erliichtert; en ass eng Plattform, déi de méi breeden Trend a Richtung Automatiséierung, Reproduzéierbarkeet a robust Proteomik mat héijem Prouwenduerchsaz ënnerstëtzt.
Léiert méi iwwer den UIP400MTP Microplate Sonicator!

Entwécklung, Fabrikatioun a Berodung – Qualitéit aus Däitschland

Hielscher Ultraschallapparater si fir hir héchst Qualitéits- an Entwécklungsstandarde bekannt. Robustheet an einfach Bedéngung erméiglechen déi reiwungslos Integratioun vun eisen Ultraschallapparater an Industrieanlagen. Hielscher Ultraschallapparater gi problemlos mat haarde Konditiounen an usprochsvollen Ëmfelder eens.

Hielscher Ultrasonics ass en ISO-zertifiéiert Entreprisen a leet besonnesche Wäert op héichleeschtungsfäeg Ultraschallapparater, déi sech duerch modernst Technologie a Benotzerfrëndlechkeet auszeechnen. Selbstverständlech sinn Hielscher Ultraschallapparater CE-konform an erfëllen d’Ufuerderunge vun UL, CSA a RoHs.

Literatur / Referenzen

• FactSheet UIP400MTP Plate-Sonicator for High-Throughput Sample Preparation – English version – Hielscher Ultrasonics
• FactSheet VialTweeter – Sonicator for Simultaneous Sample Preparation
• Susana Jorge, Kevin Pereira, Hugo López-Fernández, William LaFramboise, Rajiv Dhir, Javier Fernández-Lodeiro, Carlos Lodeiro, Hugo M. Santos, Jose L. Capelo-Martínez (2020): Ultrasonic-assisted extraction and digestion of proteins from solid biopsies followed by peptide sequential extraction hyphenated to MALDI-based profiling holds the promise of distinguishing renal oncocytoma from chromophobe renal cell carcinoma. Talanta, Volume 206, 2020.
• 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.