Development of an Online LC‐MS/MS Method for the Investigation of Enzyme Kinetics Using Trypsinization of Apomyoglobin Protein as a Model System
Notice bibliographique
Résumé
The optimization of enzymatic protein cleavage by trypsin is often performed “in the dark” wherein researchers perform the reaction under different conditions on a laboratory bench for a single or a small selection of time points. Upon quenching of the trypsinization reaction with a strong acid, the resulting protein reaction mixture is injected onto a liquid chromatography column for profiling of the peptide mixture. The arbitrary selection of enzyme reaction time presents a major limitation to this experimental approach. Herein, we present a “real time” optimization of the enzymatic reaction enabled by performing the reaction within a vial in an autosampler with regular sampling of the mixture. Using this method, we are able to simultaneously monitor degradation of the intact protein target and the release of its tryptic peptides. Peptides with missed cleavage sites may appear and then disappear with time as fully tryptic peptides dominate the endpoint of the reaction. The method can be multiplexed in that we can sample many parallel mixtures in series. This allows us to directly compare such variables as pH, solvent, ionic strength, protein to enzyme ratio, enzyme concentration and metal salts on digestion efficiency while always including a positive control for reference. Our liquid chromatograph‐tandem mass spectrometry analysis platform uses a Dionex Ultimate 3000 interfaced with a hybrid quadrupole‐Orbitrap (Q‐Exactive) mass spectrometer capable of mass resolution of 140,000 and a mass accuracy better than 10 ppm. We are able to monitor the efficiency and kinetics of tryptic digestion of apomyoglobin with high resolution in the time dimension. At room temperature, the enzymatic reaction can take in excess of 12 hours to reach completion compared with about 3 hours at 38 o C. A low percentage of ethanol (~ 0.1%) added to the reaction mixture was shown to double the yield of most peptides while the addition of alkaline earth metals also had beneficial effects, in particular 10 mM barium chloride. Other metals were shown to either inhibit the degradation of apomyoglobin (zinc) or to prevent the detection of the resulting peptides (lead). Overall, the effects of adding barium in the presence of 0.1% ethanol improved peptide yield as much as 11‐fold for the LFTGHPETLEK peptide of apomyoglobin while showing no effect on the tryptic release of the YLEFISDAIIHVLHSK peptide. This method offers a promising strategy for the optimization of targeted protein quantitation as well as a means to study the kinetics and characterize the specificity of other proteolytic enzymes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».