PlexDiaによる敏感なプロテオミクスのスループットを増やします

現在の質量分析法により、サンプル量が多いハイスループットプロテオミクスが可能になりますが、低サンプル量のプロテオミクスは深さとスループットが限られたままです。敏感なプロテオミクスのスループットを増やすために、ペプチドとサンプルの分析を同時に多重化するために、PlexDiaと呼ばれる実験的および計算フレームワークを開発しました。PlexDiaによる多重化分析は、プロテオームのカバレッジや定量的精度を低下させることなく、ラベルの数とともにスループットを多面的に増加させます。PlexDiaは、3枚の非等等等量の質量タグを使用することにより、ナノグラムレベルのサンプル間で3倍のタンパク質比を定量化できます。1時間のアクティブ勾配を使用して、PlexDiaは、標識3プレックスセットの各サンプルとデータの完全性の増加の各サンプルで〜8,000タンパク質を定量化し、サンプル全体で2倍以上の欠損データを減少させました。単一のヒト細胞に適用されたPlexDiaは、細胞あたり約1,000個のタンパク質を定量化し、細胞あたり約5分間のアクティブクロマトグラフィーを使用しながら、PlexDiaセット内で98％のデータ完全性を達成しました。これらの結果は、敏感で定量的なタンパク質分析のスループットを増やすための一般的な枠組みを確立します。

Current mass spectrometry methods enable high-throughput proteomics of large sample amounts, but proteomics of low sample amounts remains limited in depth and throughput. To increase the throughput of sensitive proteomics, we developed an experimental and computational framework, called plexDIA, for simultaneously multiplexing the analysis of peptides and samples. Multiplexed analysis with plexDIA increases throughput multiplicatively with the number of labels without reducing proteome coverage or quantitative accuracy. By using three-plex non-isobaric mass tags, plexDIA enables quantification of threefold more protein ratios among nanogram-level samples. Using 1-hour active gradients, plexDIA quantified ~8,000 proteins in each sample of labeled three-plex sets and increased data completeness, reducing missing data more than twofold across samples. Applied to single human cells, plexDIA quantified ~1,000 proteins per cell and achieved 98% data completeness within a plexDIA set while using ~5 minutes of active chromatography per cell. These results establish a general framework for increasing the throughput of sensitive and quantitative protein analysis.