結果顯示,從 DIA 數據中提取、定量到 6401 條可信的磷酸化肽,占譜圖庫磷酸化肽總數(6505 條)的 98.4%(圖 5)。磷酸化肽的豐度和離子化效率普遍較低,本實驗如此高的解析成功率表明,基于 Orbitrap 的 DIA 數據具有極高的譜圖質量和出色的靈敏度。

圖5. DIA可靠解析的磷酸化肽占譜圖庫總數的98.4%
進一步對 6401 條磷酸化肽 XIC 色譜峰面積的三針重現性進行統計。將每條肽的母離子和子離子峰面積分別加和,選取兩者中重現性最好(即 CV 值最低)的結果用于定量。一般認為,峰面積 CV 值 < 20% 時定量結果可靠、準確。統計結果顯示,峰面積 CV 值 < 20% 的磷酸化肽占總數的 86.9%(圖 6)。如此高的重現性說明 Orbitrap DIA 不僅具有出色的靈敏度,同時具有優越的重現性,勝任復雜的翻譯后修飾定量。

圖 6. 磷酸化肽峰面積重現性(CV 值)統計
圖 7 展示了一個典型的磷酸化肽 DIA 解析結果。該磷酸化肽有 2 種異構體,分別在 3 號位和 9 號位的絲氨酸上發生了磷酸化。得益于高質量的 DIA 譜圖和嚴格的譜圖庫建立,即使這 2 種異構體保留時間非常接近,也能成功、準確地分辨。DIA 獲得的碎片豐度比與譜圖庫非常接近,匹配打分的 dotp 值均在 0.95 以上。


圖 7. 磷酸化肽異構體在 DIA 中的分辨和匹配打分(dotp)
結論
翻譯后修飾由于肽段上修飾位點的多重性和不確定性,難以獲得可靠的 DIA 結果,這一問題是 DIA 發展的瓶頸所在。另一方面,phosphoRS/ptmRS 和 MaxQuant 等算法和軟件的發展,使翻譯后修飾位點的 DDA 鑒定、定位更加準確。本文基于上述算法和軟件對磷酸化樣本的 DDA 鑒定結果進行位點打分,并篩選出位點定位準確、可靠的譜圖建立譜圖庫用于 DIA 分析,成功從磷酸化樣本 DIA 數據中提取 6401 條可靠的磷酸化肽(Q < 0.01),占譜圖庫中磷酸化肽總數的 98.4%。其中,86.9% 的肽段峰面積 CV < 20%,可用于精確的磷酸化定量。該策略有效解決了翻譯后修飾 DIA 定量的難題,證明基于 Orbitrap 超高分辨質譜技術的 DIA 流程兼具出色的靈敏度和優越的重現性,是復雜樣本定量特別是翻譯后修飾樣本定量的最佳選擇。
參考文獻
[1] Multiplexed peptide analysis using data-independent acquisition and Skyline, Nat. Protoc., 2015, 10(6): 887-903
[2] Extending the limits of quantitative proteome profiling with data-independent acquisition and application to acetaminophen-treated three-dimensional liver microtissues, Mol. Cell. Proteomics, 2015, 14(5): 1400-1410
[3] MS1 Peptide Ion Intensity Chromatograms in MS2 (SWATH) Data Independent Acquisitions. Improving Post Acquisition Analysis of Proteomic Experiments, Mol. Cell. Proteomics, 2015, 14(9): 2405-2419
[4] Universal and confident phosphorylation site localization using phosphoRS, J. Proteome Res., 2011, 10(12): 5354-5362
[5] MaxQuant enables high peptide identification rates, individualized p.p.b.-range mass accuracies and proteome-wide protein quantification, Nat. Biotechnol., 2008, 26(12): 1367-1372