Соникација у микроплочама у Шотган протеомици – Напомена о примени
Shotgun proteomics depends on efficient, reproducible sample preparation to convert complex biological material into LC-MS/MS-ready peptides. The UIP400MTP microplate sonicator supports this process by enabling standardized, parallel sonication of small-volume samples, helping laboratories improve disruption, extraction, and resolubilization in microplate-based workflows. This application note describes how the UIP400MTP can be integrated into proteomic sample preparation, using a published extracellular-vesicle workflow from PLA2G12A/Th17 studies as a lab-tested example.
Microplate Sonication for More Reproducible Shotgun Proteomics
За истраживаче у протеомици, репродуктивна припрема узорака је критична за добијање висококвалитетних LC-MS/MS података. UIP400MTP сонicator за микроплате подржава стандардизовану, паралелну соникацију у радним токовима заснованим на плочама и малим волуменима/високопропусним методама.
Посебно је користан за лабораторије које раде са:
- Великим скупова узорака који захтевају конзистентну обраду у многим бунарима
- Материјалом ограниченог уноса, где је потребно минимизовати губитак и варијабилност узорка
- Узорцима богатим липидима, као што су екстрацелуларни везикули
- Комплексним биолошким припремама које захтевају ефикасну дисрупцију, екстракцију или ресолубилизацију
- Компаративном шотган протеомици, где је репродуктивност преко услова и репликата од суштинског значаја
Интегрисањем соникације микроплате пре дигестије, истраживачи могу побољшати спремност узорка за:
- Екстракцију и ресолубилизацију протеина
- Трипсин/Лиз-C дигестија
- Нано-LC/MS/MS аквизиција
- Квантитативна downstream протеомска анализа
Сазнајте како сонкација у микроплати помаже у смањењу ручне варијабилности, побољшању дисрупције узорака и припреми комплексних биолошких узорака за поуздану LC-MS/MS анализу.
Сонкација у микроплати може бити корисна за:
- Протеомске централне лабораторије
- EV истраживачке лабораторије
- Имунолошке и ћелијске биолошке лабораторије
- Групе за транслациона истраживања
- Тимове из области биолошких наука који повећавају обим од припреме једног узорка до радних токова великог обима
The UIP400MTP is not an ultrasonic bath. It'a a high intensity cup horn for focused sonication. This powerful non-contact sonicator delivers a uniform sonication across all wells of your standard well-plate. You have precise control over amplitude, power, and pulsing. A built-in timer and temperature probe ensures consistent results. The UIP400MTP plate sonicator cools samples with water bath (external chiller optional).
The UIP400MTP is not an ultrasonic bath. It'a a high intensity cup horn for focused sonication. This powerful non-contact sonicator delivers a uniform sonication across all wells of your standard well-plate. You have precise control over amplitude, power, and pulsing. A built-in timer and temperature probe ensures consistent results. The UIP400MTP plate sonicator cools samples with water bath (external chiller optional).
Припрема узорака великог обима за анализу протеома егзоцелуларних везикула
Шта је шотган протеомика?
Shotgun proteomics has become a central analytical strategy for characterizing complex biological samples, from whole-cell lysates and tissue extracts to purified organelles, extracellular vesicles, and low-input clinical specimens. Its core strength lies in the coupling of protein digestion, high-resolution liquid chromatography-tandem mass spectrometry, and computational peptide-to-protein inference. However, the quality of the final proteome dataset is determined long before the sample reaches the mass spectrometer. Efficient sample disruption, protein solubilization, removal of interfering substances, reproducible enzymatic digestion, and robust peptide recovery are all decisive for depth of coverage and quantitative reliability.
За истраживаче протеомике и лабораторије за науку о животу које раде са ограниченим или драгоценим узорцима, припрема узорака је често уско грло.
Изазов екстрацелуларних везикула у протеомици
Extracellular vesicles (EVs), for example, represent a particularly demanding sample class. They are membrane-bound, lipid-rich, nanoscale particles with relatively low protein yield and a high potential for carry-over of lipids, salts, detergents, serum proteins, and other matrix components. These features can interfere with digestion efficiency, chromatographic performance, electrospray stability, and peptide identification. A preparation workflow for EV proteomics must therefore be strong enough to disrupt vesicle structures and solubilize protein cargo, while remaining compatible with downstream enzymatic digestion and LC-MS/MS analysis.
U ovom kontekstu, ultrazvučna obrada kompatibilna sa mikropločama pruža praktičan pristup za ponovljivu, paralelizovanu obradu uzoraka. Hielscher modeli sonikatora za mikroploče UIP400MTP (400 W) i UIP550MTP (550 W) dizajnirani su za sonikaciju uzoraka u pločama sa više jažica i posudama malog volumena, podržavajući radne tokove većeg protoka od konvencionalnih sonikatora sa jednom sondom. Za laboratorije za proteomiku, ovaj format je privlačan jer može smanjiti varijabilnost pri rukovanju, poboljšati paralelnu obradu više uzoraka i prirodnije se integrisati u pipelajn pripreme uzoraka zasnovan na pločama.
Primer radnog toka
Недавни екстрацелуларни протеомика везикула протеомика ток рада у PLA2G12A-дривен Th17-ћелијске биологије пружа користан, лабораторијски тестиран пример како се ултразвук микроплоча UIP400MTP може уградити у припрему узорка сачмарице протеомике. У тој серији студија, ЕВ узорци су обрађени за анализу протеома коришћењем третмана метанолом, UIP400MTP соникације, центрифугирања, сушења, трипсин / лис-Ц варења, и нано-проток ЛЦ-високе резолуције тандем МС. Исти биолошки рад је први пут пријављен као биоРкив препринт, а затим објављен у Целл Репортс, где је анализа протеомике помогла да се карактерише како PLA2G12A мења ЕВ теретне протеине у контексту патогених одговора Т-ћелија.
Соницатор: УИП400МТП соникатор за микроплоче
Улаз: 5 μг ЕВ протеина еквивалент
Варење: Трипсин / Лис-Ц
Читање: Нано-ЛЦ-МС / МС / ДИА протеомика
Корак-по-корак инструкција: UIP400MTP-уз помоћ ЕВ Припрема узорка за сачмарицу протеомике
Овај ток посла описује ниско-улазни екстрацелуларни везикула (ЕВ) сачмарица протеомика метод припреме узорка помоћу UIP400MTP мицроплате соницатор. Она се заснива на објављеном ЕВ протеомика тока посла у којем су ЕВ узорци нормализовани, осушени, третирани метанолом, соникирани, варени са трипсин / Лис-Ц, закисељени, и анализирани нано-ЛЦ-МС / МС.
Ova procedura je namenjena istraživačima iz oblasti proteomike i laboratorijama životnih nauka koje pripremaju EV-ove ili druge biološke uzorke male zapremine, bogate lipidima, za bottom-up shotgun proteomiku.
Pregled radnog toka
| Faza | Сврха | Ključni rezultat |
|---|---|---|
| Priprema EV-ova | Izolovati, oprati i kvantifikovati EV uzorke | Normalizovan ulaz EV-ova |
| Sušenje uzoraka | Ukloniti tečnost pre obrade uz pomoć rastvarača | Osušeni EV materijal |
| Tretman metanolom | Podržati razaranje materijala bogatog lipidima u EV-ovima | Uzrok natopljen metanolom |
| UIP400MTP sonikacija | Poboljšati razaranje, ekstrakciju i homogenizaciju | Obrađeni EV uzorak |
| варење | Generisati peptide iz EV proteina | Trypsin/Lys-C digest peptida |
| LC-MS/MS analiza | Razdvojiti, detektovati i kvantifikovati peptide | Proteomski skup podataka |
| Анализа података | Identifikovati i kvantifikovati peptide i proteine | Rezultati na nivou proteina |
Detaljan protokol
| корак | Instrukcija | Kritični parametri |
|---|---|---|
| 1 | Припремите пречишћене ЕВ узорке користећи успостављену изолацију тока рада лабораторије. | Уклоните ћелије, остатке и главне загађиваче пре припреме протеомике. |
| 2 | Квантификовати садржај ЕВ протеина, на пример БЦА тестом. | Нормализовати све узорке на једнак протеин-еквивалент улаз. |
| 3 | Пренос 5 μг ЕВ протеина еквивалент у чисте ПЦР епрувете или компатибилне цеви мале запремине. | Користите ниско-везују цеви где губитак узорка је проблем. |
| 4 | Осушите узорке ЕВ у потпуности. | Избегавајте прегревање; потврдите да нема видљиве течности остаје. |
| 5 | Додај 25 μЛ метанола на сваки осушени ЕВ узорак. | Уверите се да је осушени материјал је потпуно навлажен. |
| 6 | Соницате узорке за 3 минута користећи UIP400MTP мицроплате соницатор. | Користите идентичне поставке соникације и распоред логику у свим узорцима. |
| 7 | Центрифугирајте соникиране узорке на 19.000 × г 20 минута на 4 ° Ц. | Избегавајте узнемиравање било пелета или нерастворљивог материјала након центрифугирања. |
| 8 | Пажљиво уклоните 20 μЛ супернатант. | Користите конзистентну технику пипетирања у свим узорцима. |
| 9 | Осушите преостали узорак материјал у потпуности. | Наставите директно на варење или чувати само под потврђеним условима. |
| 10 | Додај 4 μЛ трипсин / Лис-Ц раствор на 100 нг / μЛ у 50 мМ амонијум бикарбонат. | Припремите раствор ензима свеже или користите правилно ускладиштене аликвоте. |
| 11 | Соницате кратко да се раствори осушени протеински материјал у раствору за варење. | Сакупите сву течност на дну цеви након соникације. |
| 12 | Дигест за 2 сата на 37 ° Ц са мућкањем на 300 рпм. | Држите капе чврсто затворене како би се спречило испаравање. |
| 13 | Add 1 µL of 1.25% TFA to acidify the digest. | Acidification stops digestion and prepares peptides for LC-MS/MS. |
| 14 | Transfer the digest to LC-MS-compatible vials or plates. | Avoid transferring insoluble debris. |
| 15 | Analyze by nano-LC-MS/MS. | Use consistent injection volume, LC gradient, and MS acquisition settings. |
| 16 | Process raw data using DIA, DDA, or targeted proteomics software as appropriate. | Apply suitable database, enzyme specificity, modification settings, and FDR thresholds. |
Why microplate sonication?
UIP400MTP омогућава стандардизовану, паралелну соникацију узорака малог волумена. Ово је корисно када су важни репродуктивност, мали улаз узорка и обрада више узорака истовремено.
,Реферисани EV протеомски радни ток користио је 5 µg протеин-еквивалента улаза EV, 25 µL метанола, 3 минута UIP400MTP соникације, трипсин/Лиз-C дигестију, TFA ацидификацију и nano-LC-MS/MS анализу.
Препоручени LC-MS/MS и кораци анализе података
Након дигестије и ацидификације, узорци се могу анализирати коришћењем нанопротока обрнуте фазе LC у комбинацији са високорезолуционом tandem масеном спектрометријом. У објављеном протоколу, пептиди су раздвојени на nano-LC систему и анализирани методом независног прикупљања података на Orbitrap масеном спектрометру.
| Faza | Препорука | Сврха |
|---|---|---|
| Учитавање узорка | Користите C18 каптру или еквивалентан систем за учитавање пептида. | Концентрише пептиде и уклања високо поларне контаминанте. |
| Раздвајање пептида | Користите nano-flow LC обрнуте фазе. | Побољшава раздвајање пептида и MS осетљивост. |
| MS прикупљање података | Користите DIA, DDA или циљану MS у зависности од дизајна студије. | Генерише спектралне податке на нивоу пептида. |
| Претраживање базе података | Користите референтну базу података одговарајуће врсте. | Подржава идентификацију пептида и протеина. |
| Контрола FDR | Примените прагове лажне стопе открића (FDR) за пептиде и протеине. | Контрола поузданости идентификације. |
| Квантификација | Извези табеле за количину пептида, прекурсора и протеина. | Омогућава статистичко поређење између група. |
Контролна листа квалитета
- Потврди да ли је у свим узорцима унет еквивалент протеинa EV-а.
- Користи насумичне или уравнотежене распореде обраде узорака.
- Одржавај конзистентним количину метанола, време соникације, време сушења и запремину за варење.
- Праћење приноса пептида и укупно идентификованих протеина.
- Провери стопу пропуштених цепања и дистрибуцију дужине пептида.
- Прегледај облик хроматографских пeкова и репродуктивност времена задржавања.
- Укључи празне узорке ради праћења преноса.
- Користи удружене QC узорке за већа истраживања.
- Процени коефицијент варијације репликата.
- Користи PCA или сродне методе за идентификацију ефеката серије или појединачних отклонских узорака.
Препоруке за протокол
Када објављујете или документујете овај радни ток, пријавите количину EV улаза, формат плоче, запремину метанола, амплитуду и време сондирања UIP400MTP-а, услове центрифугирања, метод сушења, буфер за дигестију, концентрацију ензима, време дигестије, услове закисељавања, LC-MS/MS платформу, режим аквизиције, верзију софтвера, базу података, FDR праг, метод нормализације и статистички радни ток.
Сви Хилсхерови микроплатни сондикатори аутоматски снимају важне параметре процеса као што су амплитуда, трајање сондирања и температура са датумом и временом као CSV датотеку на интегрисану SD-карту. Протоколисање података за репродукцију и контролу квалитета никада није било лакше!
For DIA proteomics, use consistent acquisition settings across all samples and include pooled QC samples where possible. Monitor precursor counts, retention-time stability, and replicate variability.
This workflow is a lab-tested example for EV proteomics. For other sample types, optimize input amount, solvent conditions, sonication time, digestion volume, and LC-MS/MS injection strategy before scaling to a full study.
The Study in Detail: EV Shotgun Proteomics in PLA2G12A Study
The PLA2G12A study provides a concrete example of UIP400MTP use in a shotgun proteomics workflow. The biological question was how the secreted phospholipase PLA2G12A modifies Th17-cell-derived extracellular vesicles and thereby influences pathogenic T-cell differentiation. The authors showed that PLA2G12A acts on EV membranes to produce lysophospholipids, including 1-oleoyl-lysophosphatidylethanolamine, and that downstream lysophosphatidic acid signaling via LPA2 contributes to Th17 differentiation. Beyond lipid signaling, the studies also examined EV cargo, including RNA and protein content, making shotgun proteomics an important component of the characterization strategy.
In the EV preparation workflow, Th17 cells were cultured in medium containing exosome-depleted fetal bovine serum. Culture supernatants were first centrifuged to remove cells, filtered through a 0.22 µm filter, concentrated by ultrafiltration/ultracentrifugation, washed, resuspended in PBS, and quantified by BCA protein assay. This upstream EV preparation ensured that a defined protein-equivalent amount of EV material could be carried into the proteomics workflow.
For shotgun proteomic analysis, the authors used EV samples corresponding to 5 µg protein equivalents. These samples were dried in PCR tubes, and 25 µL methanol was added. The samples were then sonicated for 3 minutes using the UIP400MTP microplate sonicator. Following sonication, the samples were centrifuged at 4°C for 20 minutes at 19,000 × g. After removal of 20 µL supernatant, the samples were centrifuged to dryness. Proteins were then dissolved by sonication in 4 µL trypsin/Lys-C solution at 100 ng/µL in 50 mM ammonium bicarbonate. Digestion was performed for 2 hours at 37°C with shaking at 300 rpm. The digest was acidified with 1 µL of 1.25% trifluoroacetic acid and submitted to nano-flow LC-high-resolution tandem mass spectrometry.
This workflow highlights several useful principles for low-input EV proteomics. First, the input was normalized by protein equivalent, which is important when comparing EVs from different genotypes or treatments. Second, methanol was used before sonication, supporting disruption and extraction while avoiding detergent systems that may complicate LC-MS/MS. Third, the sonication step was short and standardized, which is compatible with parallel sample processing. Fourth, trypsin/Lys-C digestion was performed in a very small volume, reducing dilution and supporting low-input peptide recovery. Finally, direct transition from digestion to acidification and LC-MS/MS minimized unnecessary handling steps.
Низводна ЛЦ-МС / МС метода користи нано-проток обрнутог фазног раздвајања спојеног са К-Екацтиве ХФ Орбитрап масеним спектрометром. Узорци су заробљени на C18 пре-колони, а затим одвојени на 50 μм аналитичке колоне унутрашњег пречника на 200 нЛ / мин и 40 ° Ц. Градијент се кретао од ниског органског растварача до 35% растварача Б током 60 минута, након чега је уследило високо органско прање и ре-равнотежа. МС аквизиција је изведена у позитивно-јонском режиму коришћењем података независне аквизиције са вишим енергетским судара дисоцијације. ДИА сирове датотеке су анализиране коришћењем ДИА-НН 1.8 са ин силицо предвиђеном спектралном библиотеком.
Високопродуктивна екстракција протеина са соникатором плоче са 96 јажица УИП400МТП
Често постављана питања
Ко највише има користи од соникације у микроплатоу у комплектном протеомици?
Соникација у микроплатоу је посебно корисна за протеомске лабораторије које обрађују више узорака паралелно, укључујући централне лабораторије, истраживачке групе за протеом, имунолошке лабораторије, тимове за транслациона истраживања и лабораторије за животне науке које прелазе на високопродуктивне LC-MS/MS радне токове. Посебно је релевантна када је репродуктивност од узорка до узорка критична.
Зашто користити UIP400MTP уместо конвенционалног сонатора сондом?
Конвенционални сондикатор са пробом обично обрађује узорке појединачно и захтева пажљиво чишћење између узорака како би се смањила контаминација. Модели микроплочних сондикатора UIP400MTP и UIP550MTP подржавају паралелну сонкацију у формату базираном на плочи или малом волумену, што помаже у смањењу ручне обраде, побољшању конзистентности и оптимизацији припреме више узорака. Такође омогућавају лаку интеграцију у аутоматизоване радне токове.
Где се сонкација уклапа у радни ток шотган протеомике?
Сонкација се обично примењује у фази припреме узорака пре дигестије. Она може да подржи поремећај, екстракцију, хомогенизацију и ресолубилизацију пре ензимског варења са трипсином, Лиз-C или мешавином трипсина/Лиз-C.
Поред тога, соникација се такође може применити током варења како би се значајно убрзало варење ензимских протеина. Откријте потенцијал варења протеина високе пропусности помоћу ултразвука за брз протеомски радни ток!
Да ли је ултразвук микроплоча користан за екстрацелуларну протеомику везикула?
Да. Екстрацелуларне везикуле су честице богате липидима, везане за мембрану које могу бити изазовне за поновљиву обраду. У наведеним PLA2G12A студијама, ЕВ узорци су третирани метанолом, соникирани са UIP400MTP, осушени, варени са трипсин / Лис-Ц, и анализирани нано-ЛЦ / МС / МС.
Који типови узорака могу имати користи од ултразвука микроплоча?
Микроплате сондирање може бити корисно за ћелијске лизате, органелске фракције, имунопреципитате, агрегате протеина, узорке богате мембранама, екстрацелуларне везикуле и друге биолошке препарате малог волумена. Сваки тип узорка треба да се оптимизује за интензитет и време сондирања, услове растварача, количину узорка и стратегију дигестивне обраде.
Да ли сондирање замењује ензимску дигестију?
Не. Сондирање помаже у припреми узорка за дигестију побољшавајући дисрупцију, екстракцију или ресолубилизацију. Протеолитичка дигестија је и даље потребна за генерисање пептида за анализу протеома методом bottom-up shotgun протеомике.
Прочитајте више о ултразвучно промовисаној дигестији протеина у протеомским радним токовима!
Да ли је UIP400MTP компатибилан са протеомиком малог уноса?
Да, формат микроплоче је добро прилагођен радним токовима малог волумена где су очување узорака и конзистентна обрада важни. У објављеном EV радном току, припрема протеомике је изведена са уносом EV еквивалентним 5 µг протеина.
Може ли сонитација у микроплочи побољшати репродуктивност?
Hielscher сонутатори подржавају репродуктивност применом стандаризованих услова сонитације на више узорака. Међутим, и други фактори као што су изолација ћелија или EV, нормализација уноса, ефикасност дигестије, стабилност LC-MS/MS, обрада података и статистичка анализа такође доприносе укупној репродуктивности протеомике.
Да ли сонитација у микроплочи побољшава дубину идентификације протеина?
To može doprineti poboljšanoj dubini identifikacije kada je ometanje uzorka ili ponovno rastvaranje ograničavajući faktor. Efekat zavisi od tipa uzorka, hemije proteina, strategije čišćenja, uslova varenja i performansi LC-MS/MS metode.
Šta bi trebalo optimizovati pre nego što se workflow koristi rutinski?
Ključni parametri uključuju unos uzorka, sastav pufera ili rastvarača, format ploče, amplitudu i trajanje ultrazvuka, uslove sušenja, obim varenja, koncentraciju enzima, vreme inkubacije i količinu ubrizgavanja u LC-MS/MS. Preporučuje se pilot testiranje pre nego što se workflow primeni na kompletan eksperimentalni set.
Da li se ovaj workflow može koristiti sa DIA proteomikom?
Да. Наведени EV радни ток користио је прикупљање података независно од узорка праћено DIA-NN анализом. Сондирање микро-плоча је део процеса припреме узорака у раној фази и може се интегрисати са DIA, DDA или метотама таргетиране протеомике.
Које метричке показатеље контrole квалитета треба пратити?
Препоручени QC показатељи укључују принос пептида, број идентификованих пептида и протеинских група, стопу пропуштених цепања, дистрибуцију дужине пептида, облик хроматографских пика, стабилност времена задржавања, коефицијент варијације у репликатима, присуство остатка из претходног узорка, као и разликовање биолошких група помоћу PCA или сродних метода.
Која је главна предност интеграције модела сондикатора микро-плоча UIP400MTP или UIP550MTP у припрему узорака за протеомику?
Главна предност је стандардизована, паралелна обрада узорака малог волумена. Ово помаже лабораторијама да смање ручну варијабилност и конзистентније припремају комплексне биолошке узорке за дигестију, LC-MS/MS аквизицију и квантитативну протеомску анализу.
Hielscher микроплате соникатори се могу беспрекорно интегрисати у аутоматизоване радне токове.
Литература / Референце
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- FactSheet UIP550MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Mochizuki-Ono C., Taketomi Y., Irie A., Kano K. et al. (2026): PLA2G12A-driven extracellular vesicle-lipid signaling amplifies pathogenic T cell responses in inflammatory diseases. Cell Reports 45, 2026.
- Mochizuki, Chika; Taketomi, Yoshitaka; Irie, Atsushi; Kano, Kuniyuki; Nagasaki, Yuki; Miki, Yoshimi; Ono, Takashi; Nishito, Yasumasa; Nakajima, Takahiro; Tomabechi, Yuri; Hanada, Kazuharu; Shirouzu, Mikako; Watanabe, Takashi; Hata, Kousuke; Izumi, Yoshihiro; Bamba, Takeshi; Chun, Jerold; Kudo, Kai; Kotani, Ai; Murakami, Makoto (2024): Secreted phospholipase PLA2G12A-driven lysophospholipid signaling via lipolytic modification of extracellular vesicles facilitates pathogenic Th17 differentiation. BioRxiv 2024.
- Lischnig A., Bergqvist M., Ochiya T., Lässer C. (2023): Corrigendum for “Quantitative Proteomics Identifies Proteins Enriched in Large and Small Extracellular Vesicles”. Molecular & Cellular Proteomics, 22; 2023.
- Lauren E. Cruchley-Fuge, Martin R. Jones, Ossama Edbali, Gavin R. Lloyd, Ralf J. M. Weber, Andrew D. Southam, Mark R. Viant (2024): Automated extraction of adherent cell lines from 24-well and 96-well plates for multi-omics analysis using the Hielscher UIP400MTP sonicator and Beckman Coulter i7 liquid handling workstation. Metabomeeting 2024, University of Liverpool, 26-28th November 2024.
- Cosenza-Contreras M, Seredynska A, Vogele D, Pinter N, Brombacher E, Cueto RF, Dinh TJ, Bernhard P, Rogg M, Liu J, Willems P, Stael S, Huesgen PF, Kuehn EW, Kreutz C, Schell C, Schilling O. (2024): TermineR: Extracting information on endogenous proteolytic processing from shotgun proteomics data. Proteomics. 2024.
Хиелсцхер Ултрасоницс производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лаб до индустријска величина.




