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创新DIA方法在组学分析的定性和定量表征以及生物医学分析中的应用

AM Moseley1、C Hughes2、E Soderblom1、W Thompson2、JPC Vissers2、K Richardson2、J Wildgoose2 和 JI Langridge2

［ 海报纪要 ］

1杜克大学医学院(美国北卡罗来纳州达勒姆)；2沃特世公司(英国威姆斯洛)

概述 简介

图 1.Xevo G2-XS QTof质谱仪示意图。

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四极杆扫描(Da) 四极杆窗口(Da)

函数集成时间(s)

ToF扫描 (Da) Fn 1 CE (V) Fn 2 CE (V)

400~900 23 50~2000 0.5 6 14~40

图3.钙调磷酸酶(烟曲霉)研究的实验设计。

图 2.SONARTM DIA方法和采集参数。

创新DIA方法在组学分析的定性和定量表征以及生物医学分析中的应用

样品制备

方法

碰撞能量

四极杆质谱

对照 合并研究组

3

四极杆质谱

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创新DIA方法在组学分析的定性和定量表征以及生物医学分析中的应用

图4.SONAR™ DIA ToF和四极杆m/z数据，显示了在1 min的时间窗口中 洗脱的肽的产物离子(垂直带)和四极杆扫描数据(对角线)。

图6.经药物处理的烟曲霉的定量分析PCA SONAR™ DIA LC-MS数据。

图7.经药物处理的烟曲霉定性和定量无标记实验的宽泛结果概览。

图8.药物处理烟曲霉(#1)和对照组烟曲霉的定量分析SONAR™ DIA LC-MS结果，筛选条件为ANOVA p(<0.05)和倍数变化(≥2)。

图5.单MS1 SONAR™ DIA扫描结果(左上)和一个四极杆分离窗口之内的残 留肽，由灰标表示(右上)。相应的MS2数据显示在下方。

结果采集方法原理

图2显示了有关方法原理的信息，图4和图5说明了SONAR™ DIA采集到的信息类型。图4是将产物离子强度作为母离子(四极杆)和ToF(碎片离子)m/z的函数绘制而成，说明了数据的多维性。图中汇总了在1 min的时间窗口内洗脱的所有肽的离子检测结果。图5显示了使用开源信息学软件检测特征所得的结果。所有ToF检测结果均显示在左侧，右侧显示的相应数据图是选定母离子m/z窗口的数据。

应用结果

钙调磷酸酶研究的目的是要对钙调磷酸酶复合体的变化进行定性和

定量表征，并将其作为药物处理的功能变化进行研究。尤其是要检

测在抗真菌药物存在的情况下与钙调磷酸酶相互作用的不同因子，

从而揭示钙调磷酸酶控制细胞壁应激的作用机制，并识别出潜在的

药物治疗新靶点。钙调磷酸酶可控制菌丝浸入宿主组织的过程和常

用的抗真菌治疗药物(包括唑类和棘白菌素类药物)。

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4创新DIA方法在组学分析的定性和定量表征以及生物医学分析中的应用

图9.我们采用传统统计分析方法评估了药物处理(#1)与对照烟曲霉的定量 分析SONAR™ DIA LC-MS结果。

图11.抗真菌治疗药物对烟曲霉中高丰度表达蛋白质的处理效果。

图10.药物处理(#1)与对照烟曲霉过高比例通路的分析结果，插图中显示 了GO注释。

我们应用四极杆扫描DIA分析了经药物处理的烟曲霉的定量差异，并鉴定到大约10%的蛋白质丰度存在显著性改变。

钙调磷酸酶与多种蛋白质和蛋白质复合体相互作用因子的结合被识别为药物治疗类型的功能靶点，包括微管蛋白、GTP酶和许多应激相关蛋白质，提供了有关药物作用机制的深入信息。

所得SONAR™ DIA数据可用于发现研究和靶向鉴定生物信息学策略，揭示与治疗类型相关的蛋白质和通路。

实验结果表明，创新四极杆扫描DIA LC-MS技术的精度优于10%，能够检测中等的蛋白质丰度改变。

图6和图7汇总了定性结果和无标记DIA钙调磷酸酶(烟曲霉)实验的定量精度。从PCA结果可观察到，在定量丰度方面，经药物处理的样品与合并研究组、对照之间，以及经药物处理的样品相互之间都

存在显著差异。此外，当至少有两种肽可定量时，精度高于10%。

图8和9显示了定量对比(DT#1与对照)之一的示例结果，展示了显著受调控蛋白质的归一化丰度谱图。这些结果的生物解析结果(即药物

处理效果)汇总于图10中，并突出显示了富集程度最高的通路DNA复制和细胞周期，图11是钙调磷酸酶结合相互作用关键因子的概览。

结果

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5©2016年 沃特世公司

致谢

感谢William Steinbach和Praveen Juvvadi提供烟曲霉样品。

参考文献

Calcineurin in fungal virulence and drug resistance: Pros- pects for harnessing targeted inhibition of calcineurin for an antifungal therapeutic approach. Juvvadi PR, Lee SC, Heit- man J, Steinbach WJ. Virulence. 2016 Jun 20:1-12.

Are we there yet? Recent progress in the molecular diagno- sis and novel antifungal targeting of Aspergillus fumigatus and invasive aspergillosis. Steinbach WJ. PLoS Pathog. 2013 Oct;9(10):e1003642.

The Reactome pathway Knowledgebase., Fabregat A et al., Nucleic Acids Res. 2016 Jan 4;44(D1):D481-7

PANTHER: a library of protein families and subfamilies in- dexed by function., Thomas PD et al. Genome Res. 2003 Sep;13(9):2129-41.

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