布魯克4D-蛋白質組學新技術斬獲HUPO 2020科學技術獎
摘要
prm-PASEF?方法大幅提高4D-靶向蛋白質組學定量能力
Matthias Mann 實驗室利用dia-PASEF?、超低流量Evosep色譜和TIMS/PASEF裝置的進一步的改進實現單個細胞鑒定超過1000種蛋白質
布魯克獲得Albert Heck實驗室的PhoX交聯劑許可，caps-PASEF將進一步助力結構蛋白質組學研究
布魯克憑借TIMS技術商業化的成功，斬獲HUPO 2020科學技術獎
分析測試百科網訊 2020年10月19日，第19屆人類蛋白質組組織世界網絡大會（hupo2020.org）上， 布魯克公司的Melvin A.Park和Oliver Raether因捕集離子淌度技術（TIMS）和平行積累連續碎裂（PASEF?）方法的成功商業化而獲得HUPO科學技術獎。該獎項以表彰新的方法改變了科學家研究蛋白質組學的方式，驗證了timsTOF Pro使用短梯度的大隊列深度4D-蛋白質組學在轉化醫學中的應用。布魯克還借此機會對PASEF共同發明人Matthias Mann教授的貢獻表示感謝。
A：用PaSER?實現實時數據庫搜索‘Run and Done’ 4D-蛋白質組學
布魯克進一步宣布發布PaSER，這是一款基于完全基于GPU計算的軟件，在最近宣布收購的IP2軟件的基礎上進行開發的，實現了蛋白質組學數據庫的“實時”搜索。“PaSER”一詞是由Scripps研究所的John Yates III教授和Robin Park博士創造的，由實時并行數據庫搜索引擎（Parallel Database Search Engine in Real-time）英文單詞的首字母縮寫組成。獨特的PaSER架構使用在GPU上運行的并行多線程搜索引擎，以比數據采集更快的速度實時搜索蛋白質組學結果。這就是‘Run and Done’的高通量4D-蛋白質組學，即在數據采集完成后，科學家們就已經可以鑒定肽和蛋白質組。
圖1： PaSER可以實時監測4D-蛋白質組學數據采集
John Yates III教授將在HUPO Connect 2020的布魯克網絡研討會上將發表以“質譜和信息學的協同效應”為主題的演講，Robin Park博士將在布魯克蛋白質組學用戶網絡會議上探討IP2和PaSER。
布魯克蛋白質組學副總裁Gary Kruppa博士評論道：“timsTOF Pro使4D-蛋白質組學可以大規模測量每一個被檢測到的多肽的離子遷移率以獲得碰撞截面（CCS）。結合timsTOF Pro的速度，這意味著蛋白質組學的瓶頸已經從檢測技術轉移到大量數據的處理上來。IP2的速度和基于PaSER GPU的搜索是timsTOF Pro的完美搭配。同時，我們很高興Robin Park博士加入布魯克，他將繼續為TIMS/PASEF方法開發IP2和PaSER。”
B：超高靈敏度和真正的單細胞4D-蛋白質組學
Matthias Mann教授在德國馬普所和哥本哈根大學醫學院的研究團隊與Evosep和布魯克進行合作，在高靈敏度和真正的單細胞蛋白質組學研究上取得了重大進展。 改造的timsTOF Pro可以從少量樣品甚至對單個細胞進行蛋白質組學分析。
Matthias Mann教授將在HUPO Connect 2020會議上介紹 “系統生物學的深度視覺蛋白質組學”方面的工作，而他的學生Andreas Brunner博士將在HUPO Connect 2020 的布魯克網絡會議上介紹“timsTOF上的超高靈敏度MS使單細胞的蛋白質組學分析成為可能”。
Matthias Mann教授說：“從樣本處理和分析的角度來看，在真正的單細胞水平上對蛋白質表達進行有意義的測量是非常具有挑戰性的。我們很高興能與Evosep和布魯克成為合作伙伴，以幫助我們實施、證明并最終將我們的想法付諸實踐，以便在不久的將來為所有研究人員提供真正的單細胞蛋白質組學。”
C．靶向定量4D-蛋白質組學與prm-PASEF
布魯克的prm-PASEF定量蛋白質組學工作流程是目前通道數目最多的靶向蛋白質組學方法，TIMS提供的額外分離維度還可以減少MS2定量分析中的干擾。 憑借PASEF方法的速度和額外的TIMS分離優勢，prm-PASEF現在可以在每100毫秒的TIMS分離中靶向十二種以上的母離子。
圖2：用TIMS prm-PASEF通過離子淌度過濾掉干擾離子
盧森堡健康研究所和盧森堡大學的Gunnar Dittmar教授將在HUPO Connect 2020的布魯克網絡研討會上介紹“基于prm-PASEF的超高通道數的靶向蛋白組學新方法用于臨床研究”。
D. caps-PASEF方法與PhoX交聯劑聯合用于結構4D-蛋白質組學研究
布魯克很高興地宣布與Utrecht大學的Albert Heck和Richard Scheltema合作，并獲得了PhoX交聯技術使用授權。
timsTOF Pro利用PhoX和新型caps-PASEF方法在交聯質譜法中的優勢在《Molecular and Cellular Proteomics》中發表的論文《Benefits of Collisional Cross Section Assisted Precursor Selection for Cross-linking Mass Spectrometry》中有詳細描述。 布魯克的PhoX交聯試劑將于2021年初上市。
圖3：Utrecht大學的Albert Heck和Richard Scheltema開發的PhoX交聯劑的結構。
E．4D-蛋白質組學數據分析軟件開發
因為布魯克采用獨特的開放式數據文件格式，圍繞timsTOF Pro的第三方軟件生態系統正在不斷發展，包括Bioinformatics Solutions 公司的PEAKS Studio和PEAKS Online軟件包對dia-PASEF的支持。特別是，PEAKS Online還提供了一個增強的、基于云的解決方案，用于處理來自大樣本隊列的大型數據集，LFQ定量和SILAC等新工作流也得到進一步提升。MaxQuant也很快將支持dia-PASEF數據處理。
Biognosys宣布使用SpectroMine快速處理timsTOF Pro的4D PASEF數據，SpectroMine基于強大的Pulsar搜索引擎構建，可用于DDA蛋白質組學策略的多線程和非標記定量分析。
Biogosys的首席技術官Lukas Reiter博士評論道：“我們一直將優化我們軟件對timsTOF Pro的支持作為首要任務，從而實現對4D PASEF數據的快速處理和蛋白質組的深度覆蓋。SpectroMine 2現在可用于同位素標記，以及使用timsTOF Pro數據進行非標記定量（LFQ）工作流。”
HUPO Connect 2020的布魯克網絡會議的會議詳情，請點擊 https://www.bruker.com/events-records/2020/hupo-connect-2020.html
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