Microplaatsonicator gevalideerd in een aan peerreview onderworpen proteomicastudie

Hielscher Ultrasonics kondigt aan dat zijn ultrasone microplaatsonicator UIP400MTP met succes is gevalideerd in een aan peerreview onderworpen vergelijkende proteomicastudie, gepubliceerd in Proteomics (2024). De studie toont aan dat ultrasone monstervoorbereiding met microplaten reproduceerbare eiwitextracten van hoge kwaliteit oplevert die volledig compatibel zijn met geavanceerde workflows voor shotgunproteomica en terminomica.

De publicatie “TermineR: Extracting information on endogenous proteolytic processing from shotgun proteomics data” introduceert een nieuw bio-informatica-raamwerk voor de analyse van endogene proteolyse rechtstreeks uit standaarddatasets van massaspectrometrie. Als onderdeel van de methodevalidatie vergeleken de auteurs drie veelgebruikte technieken voor weefselhomogenisatie: mechanische homogenisatie met beads (Precellys), sonicatie in een ultrasoonbad (Bioruptor) en ultrasone sonicatie van microplaten met de UIP400MTP.

Vergelijkbare proteoomdekking zonder kunstmatige proteolyse

Een centraal doel van de vergelijkende studie was te beoordelen of verschillende extractiemethoden de identificatie en kwantificering van semispecifieke peptiden beïnvloeden, die cruciaal zijn voor het bestuderen van endogene proteolytische verwerking. De resultaten laten zien dat ultrasone extractie met de UIP400MTP een proteoomdekking bereikt die vergelijkbaar is met die van gevestigde mechanische ontsluitingsmethoden, terwijl de verhoudingen van volledig specifieke en semispecifieke peptiden consistent blijven.
De gegevens tonen met name aan dat ultrasone sonicatie van microplaten met hoog vermogen geen kunstmatige eiwitsplitsing veroorzaakt, waarmee een veelvoorkomend punt van zorg bij terminomica en de analyse van semispecifieke peptiden wordt ondervangen. Dit bevestigt dat de UIP400MTP monsters efficiënt ontsluit en tegelijkertijd biologisch betekenisvolle proteolytische signaturen behoudt.

Kwantitatieve reproduceerbaarheid van semispecifieke peptiden bij verschillende extractiemethoden –
Heatmaps van Pearson-correlaties van log2-getransformeerde intensiteiten van semispecifieke peptiden, waarin verschillende eiwitextractiemethoden worden vergeleken voor wildtype-monsters (WT, links) en knock-outmonsters (KO, rechts). Tussen ultrasone sonicatie van microplaten met de UIP400MTP, mechanische homogenisatie met beads (Precellys®) en sonicatie in een ultrasoonbad (Bioruptor®) worden hoge correlatiecoëfficiënten waargenomen (doorgaans ≥0,95), wat een uitstekende kwantitatieve overeenstemming aantoont. Deze resultaten bevestigen dat ultrasone sonicatie met microplaten de relatieve hoeveelheden peptiden behoudt en volledig compatibel is met kwantitatieve proteomica- en terminomica-analyses.
Studie en afbeeldingen: ©Cosenza-Contreras et al. 2024

Hoge reproduceerbaarheid in kwantitatieve proteomica

De studie rapporteert bovendien een hoge kwantitatieve reproduceerbaarheid bij verschillende extractiemethoden. Pearson-correlatieanalyses van peptide-intensiteiten lieten een sterke overeenstemming zien tussen monsters die met de UIP400MTP waren verwerkt en monsters die met mechanische homogenisatie met beads of sonicatie in een ultrasoonbad waren voorbereid, met correlatiecoëfficiënten die doorgaans hoger waren dan 0,95.
Deze bevindingen bevestigen dat ultrasone sonicatie van microplaten de relatieve hoeveelheden peptiden behoudt, waardoor deze techniek zeer geschikt is voor differentiële proteomica, multiplexing op basis van TMT en ziektegerichte studies die nauwkeurige kwantitatieve vergelijkingen vereisen.

Aantal geïdentificeerde peptideprecursoren naar specificiteit en extractiemethode
Vergelijking van het aantal geïdentificeerde peptideprecursoren, ingedeeld naar enzymatische specificiteit (volledig specifiek, C-terminaal semispecifiek en N-terminaal semispecifiek), bij drie eiwitextractiemethoden: mechanische homogenisatie met beads (Precellys®), sonicatie in een ultrasoonbad (Bioruptor®) en ultrasone sonicatie van microplaten met de UIP400MTP. De gegevens worden weergegeven voor biologische replicaten van niermonsters van wildtype-muizen (WT) en knock-outmuizen (KO). De resultaten tonen een vergelijkbare proteoomdekking en vergelijkbare verdelingen van peptidespecificiteiten bij alle extractiemethoden aan, wat erop wijst dat sonicatie van microplaten met de UIP400MTP een efficiënte eiwitextractie oplevert zonder de niet-specifieke proteolytische splitsing te verhogen.
Studie en afbeeldingen: ©Cosenza-Contreras et al. 2024


Gestandaardiseerde proteomicaworkflows met hoge verwerkingscapaciteit mogelijk maken

Door contactloze overdracht van ultrasone energie te combineren met de parallelle verwerking van volledige platen met 96 wells, ondersteunt de UIP400MTP gestandaardiseerde monstervoorbereiding met hoge verwerkingscapaciteit die compatibel is met automatisering. In de gepubliceerde studie werd het systeem met succes geïntegreerd in een proteomicaworkflow met DIA en TMT-labeling, toegepast op een muismodel van polycysteuze nierziekte.
De auteurs concluderen dat ultrasone sonicatie van microplaten volledig compatibel is met moderne shotgunproteomica en de analyse van endogene proteolyse mogelijk maakt zonder arbeidsintensieve biochemische verrijkingsstappen.

Toewijding aan wetenschappelijk gevalideerde oplossingen

“De opname van de UIP400MTP in een grondige, aan peerreview onderworpen vergelijkende studie onderstreept de toewijding van Hielscher Ultrasonics aan het leveren van wetenschappelijk gevalideerde technologieën voor monstervoorbereiding”, aldus een vertegenwoordiger van het bedrijf. “Onafhankelijke validatie in veeleisende proteomicaworkflows is essentieel voor laboratoria die op zoek zijn naar robuuste, reproduceerbare en schaalbare oplossingen.”
De volledige studie is beschikbaar als openaccesspublicatie in Proteomics (DOI: 10.1002/pmic.202300491).

Vind hier informatie over de sonicator UIP400MTP voor platen met meerdere wells!