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Investigation of Tryptic Protein Digestion in Microdroplets and in Bulk Solution
ACS Environmental Au ( IF 6.7 ) Pub Date : 2022-06-01 , DOI: 10.1021/jasms.2c00072 Yongling Ai 1 , Jeffrey Xu 1 , Harsha P. Gunawardena 2 , Richard N. Zare 3 , Hao Chen 1
ACS Environmental Au ( IF 6.7 ) Pub Date : 2022-06-01 , DOI: 10.1021/jasms.2c00072 Yongling Ai 1 , Jeffrey Xu 1 , Harsha P. Gunawardena 2 , Richard N. Zare 3 , Hao Chen 1
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Recent studies have shown that ultrafast enzymatic digestion of proteins can be achieved in microdroplet within 250 μs. Further investigation of peptides resulting from microdroplet digestion (MD) would be necessary to evaluate it as an alternative to the conventional bulk digestion for bottom-up and biotherapeutic protein characterization. Herein we examined and compared protein tryptic digestion in both MD and bulk solution. In the case of MD of β-lactoglobulin B, the preservation of long peptides was observed due to the short digestion time. In addition, MD is applicable to digest both high- and low-abundance proteins in mixture. In the case of digesting NIST 8671 mAb antibody containing a low level of commonly encountered host cell protein (HCP) PLBL2 (mAb:PLBL2 = 100:1 by weight), MD produced lower levels of digestion-induced chemical modifications of asparagine/glutamine deamidation, compared with overnight digestion. No significant difference between MD and bulk digestion was observed in terms of trypsin digestion specificity based on examination of semi- and unspecific-cleaved peptides. Our study suggests that MD, a fast digestion approach, could be adopted for bottom-up proteomics research and for peptide mapping of mAbs to characterize site-specific deamidation and glycosylation, for the purpose of development of biopharmaceuticals.
中文翻译：
微滴和散装溶液中胰蛋白酶消化的研究
最近的研究表明，蛋白质的超快酶消化可以在 250 μs 内在微滴中实现。有必要对微滴消化 (MD) 产生的肽进行进一步研究，以评估其作为自下而上和生物治疗性蛋白质表征的常规批量消化的替代方案。在这里，我们检查并比较了 MD 和散装溶液中的蛋白质胰蛋白酶消化。在 β-乳球蛋白 B 的 MD 情况下，由于消化时间短，观察到长肽的保存。此外，MD 适用于消化混合物中的高丰度和低丰度蛋白质。在消化含有低水平常见宿主细胞蛋白 (HCP) PLBL2（mAb:PLBL2 = 100:1 重量）的 NIST 8671 mAb 抗体的情况下，与过夜消化相比，MD 产生了较低水平的消化诱导的天冬酰胺/谷氨酰胺脱酰胺化学修饰。基于对半和非特异性切割肽的检查，在胰蛋白酶消化特异性方面没有观察到 MD 和批量消化之间的显着差异。我们的研究表明，MD 是一种快速消化的方法，可用于自下而上的蛋白质组学研究和 mAb 的肽图分析，以表征位点特异性脱酰胺和糖基化，以开发生物制药。
更新日期：2022-06-01
中文翻译：
微滴和散装溶液中胰蛋白酶消化的研究
最近的研究表明，蛋白质的超快酶消化可以在 250 μs 内在微滴中实现。有必要对微滴消化 (MD) 产生的肽进行进一步研究，以评估其作为自下而上和生物治疗性蛋白质表征的常规批量消化的替代方案。在这里，我们检查并比较了 MD 和散装溶液中的蛋白质胰蛋白酶消化。在 β-乳球蛋白 B 的 MD 情况下，由于消化时间短，观察到长肽的保存。此外，MD 适用于消化混合物中的高丰度和低丰度蛋白质。在消化含有低水平常见宿主细胞蛋白 (HCP) PLBL2（mAb:PLBL2 = 100:1 重量）的 NIST 8671 mAb 抗体的情况下，与过夜消化相比，MD 产生了较低水平的消化诱导的天冬酰胺/谷氨酰胺脱酰胺化学修饰。基于对半和非特异性切割肽的检查，在胰蛋白酶消化特异性方面没有观察到 MD 和批量消化之间的显着差异。我们的研究表明，MD 是一种快速消化的方法，可用于自下而上的蛋白质组学研究和 mAb 的肽图分析，以表征位点特异性脱酰胺和糖基化，以开发生物制药。
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