Histone post-translational modifications (PTMs) are fundamental players of chromatin regulation, as they contribute to editing histone chemical properties and recruiting proteins for gene transcription and DNA repair. Mass spectrometry (MS) based proteomics is currently the most widely adopted strategy for high throughput quantification of hundreds of histone PTMs. Samples such as primary tissues, complex model systems and biofluids are hard to retrieve in large quantities. Because of this, it is critical to know whether the amount of sample available would lead to an exhaustive analysis if subjected to MS. In this work, we assessed the reproducibility in quantification of histone PTMs using a wide range of starting material, i.e. from 5,000,000 to 50,000 cells. We performed the experiment using four different cell lines, i.e. HeLa, 293T, human embryonic stem cells (hESCs) and myoblasts, and we quantified a list of 205 histone peptides using ion trap MS and our in-house software. Results highlighted that the relative abundance of some histone PTMs deviated as little as just 4% when comparing high starting material with histone samples extracted from 50,000 cells, e.g. H3K9me2 (40% average abundance). Low abundance PTMs such as H3K4me2 (<3% average abundance) showed higher variability, but still around 34%. This indicates that most PTMs, and especially abundant ones, are quantified with high precision starting from low cell counts. This study will help scientists to decide whether specific experiments are feasible and to plan how much sample should be reserved for histone analysis using MS.

中文翻译：

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使用离子阱和低至50,000个细胞作为起始材料评估组蛋白翻译后修饰的定量精度

组蛋白翻译后修饰（PTM）是染色质调节的基本参与者，因为它们有助于编辑组蛋白的化学性质并募集蛋白质用于基因转录和DNA修复。当前，基于质谱（MS）的蛋白质组学是对数百个组蛋白PTM进行高通量定量的最广泛采用的策略。样本（例如原始组织，复杂的模型系统和生物流体）很难大量回收。因此，至关重要的是要知道如果进行质谱分析，可用的样品量是否会导致详尽的分析。在这项工作中，我们使用多种起始材料（即5,000,000至50,000个细胞）评估了组蛋白PTM定量的可重复性。我们使用四种不同的细胞系（即HeLa，293T，人类胚胎干细胞（hESCs）和成肌细胞，我们使用离子阱质谱仪和内部软件对205种组蛋白肽进行了定量。结果强调，当将高起始原料与从50,000个细胞中提取的组蛋白样品（例如H3K9me2）（平均丰度为40％）进行比较时，某些组蛋白PTM的相对丰度仅低至4％。低丰度的PTM，例如H3K4me2（平均丰度<3％）显示出较高的可变性，但仍约为34％。这表明大多数PTM（尤其是丰富的PTM）是从低单元数开始以高精度进行量化的。这项研究将帮助科学家确定特定实验是否可行，并计划应保留多少样品用于使用MS进行组蛋白分析。我们使用离子阱质谱仪和我们的内部软件对205种组蛋白肽进行了定量。结果强调，当将高起始原料与从50,000个细胞中提取的组蛋白样品（例如H3K9me2）（平均丰度为40％）进行比较时，某些组蛋白PTM的相对丰度仅低至4％。低丰度的PTM，例如H3K4me2（平均丰度<3％）显示出较高的可变性，但仍约为34％。这表明大多数PTM（尤其是丰富的PTM）是从低单元数开始以高精度进行量化的。这项研究将帮助科学家确定特定实验是否可行，并计划应保留多少样品用于使用MS进行组蛋白分析。我们使用离子阱质谱仪和我们的内部软件对205种组蛋白肽进行了定量。结果强调，当将高起始原料与从50,000个细胞中提取的组蛋白样品（例如H3K9me2）（平均丰度为40％）进行比较时，某些组蛋白PTM的相对丰度仅低至4％。低丰度的PTM，例如H3K4me2（平均丰度<3％）显示出较高的可变性，但仍约为34％。这表明大多数PTM（尤其是丰富的PTM）是从低单元数开始以高精度进行量化的。这项研究将帮助科学家确定特定实验是否可行，并计划应保留多少样品用于使用MS进行组蛋白分析。结果强调，当将高起始原料与从50,000个细胞中提取的组蛋白样品（例如H3K9me2）（平均丰度为40％）进行比较时，某些组蛋白PTM的相对丰度仅低至4％。低丰度的PTM，例如H3K4me2（平均丰度<3％）显示出较高的可变性，但仍约为34％。这表明大多数PTM（尤其是丰富的PTM）是从低单元数开始以高精度进行量化的。这项研究将帮助科学家确定特定实验是否可行，并计划应保留多少样品用于使用MS进行组蛋白分析。结果强调，当将高起始原料与从50,000个细胞中提取的组蛋白样品（例如H3K9me2）（平均丰度为40％）进行比较时，某些组蛋白PTM的相对丰度仅低至4％。低丰度的PTM，例如H3K4me2（平均丰度<3％）显示出较高的可变性，但仍约为34％。这表明大多数PTM（尤其是丰富的PTM）是从低单元数开始以高精度进行量化的。这项研究将帮助科学家确定特定实验是否可行，并计划应保留多少样品用于使用MS进行组蛋白分析。但仍约为34％。这表明大多数PTM（尤其是丰富的PTM）是从低单元数开始以高精度进行量化的。这项研究将帮助科学家确定特定实验是否可行，并计划应保留多少样品用于使用MS进行组蛋白分析。但仍约为34％。这表明大多数PTM（尤其是丰富的PTM）是从低单元数开始以高精度进行量化的。这项研究将帮助科学家确定特定实验是否可行，并计划应保留多少样品用于使用MS进行组蛋白分析。