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Integrated Proteome Analysis Device for Fast Single-Cell Protein Profiling
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2018-10-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.analchem.8b03692 Xi Shao 1 , Xuantang Wang 1 , Sheng Guan 1 , Haizhu Lin 1 , Guoquan Yan 1 , Mingxia Gao 1 , Chunhui Deng 1 , Xiangmin Zhang 1
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2018-10-30 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.analchem.8b03692 Xi Shao 1 , Xuantang Wang 1 , Sheng Guan 1 , Haizhu Lin 1 , Guoquan Yan 1 , Mingxia Gao 1 , Chunhui Deng 1 , Xiangmin Zhang 1
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In our previous work, we have demonstrated an integrated proteome analysis device (iPAD-100) to analyze proteomes from 100 cells.(1) In this work, for the first time, a novel integrated device for single-cell analysis (iPAD-1) was developed to profile proteins in a single cell within 1 h. In the iPAD-1, a selected single cell was directly sucked into a 22 μm i.d. capillary. Then the cell lysis and protein digestion were simultaneously accomplished in the capillary in a 2 nL volume, which could prevent protein loss and excessive dilution. Digestion was accelerated by using elevated temperature with ultrasonication. The whole time of cell treatment was 30 min. After that, single-cell digest peptides were transferred into an LC column directly through a true zero dead volume union, to minimize protein transfer loss. A homemade 22 μm i.d. nano-LC packing column with 3 μm i.d. ESI tip was used in the device to achieve ultrasensitive detection. A 30 min elution program was applied to analysis of the single-cell proteome. Therefore, the total time needed for a single-cell analysis was only 1 h. In an analysis of 10 single HeLa cells, a maximum of 328 proteins were identified in one cell by using an Orbitrap Fusion Tribrid MS instrument, and the detection limit was estimated at around 1.7–170 zmol. Such a sensitivity of the iPAD-1 was ∼120-fold higher than that of our previously developed iPAD-100 system.(1) Prominent cellular heterogeneity in protein expressive profiling was observed. Furthermore, we roughly estimated the phases of the cell cycle of tested HeLa cells by the amount of core histone proteins.
中文翻译：
集成蛋白质组分析仪，用于快速单细胞蛋白质谱分析
在我们之前的工作中，我们展示了一种集成的蛋白质组分析设备（iPAD-100）来分析100个细胞中的蛋白质组。（1）在这项工作中，这是首次使用一种新颖的用于单细胞分析的集成设备（iPAD-1） ）被开发用来在1小时内在一个单细胞中分析蛋白。在iPAD-1中，将选定的单个细胞直接吸入内径为22μm的毛细管中。然后在毛细管中以2 nL的体积同时完成细胞裂解和蛋白质消化，这可以防止蛋白质损失和过度稀释。通过使用高温超声处理来加速消化。细胞处理的整个时间为30分钟。之后，将单细胞消化肽直接通过真正的零死体积结合转移到LC色谱柱中，以最大程度地减少蛋白质转移损失。自制22μm内径 该设备使用具有3μmid ESI内径的nano-LC填充柱来实现超灵敏检测。30分钟的洗脱程序应用于单细胞蛋白质组的分析。因此，单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。在设备中使用了ESI吸头，以实现超灵敏的检测。30分钟的洗脱程序应用于单细胞蛋白质组的分析。因此，单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。在设备中使用了ESI吸头，以实现超灵敏的检测。30分钟的洗脱程序应用于单细胞蛋白质组的分析。因此，单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。
更新日期：2018-10-30
中文翻译：
集成蛋白质组分析仪，用于快速单细胞蛋白质谱分析
在我们之前的工作中，我们展示了一种集成的蛋白质组分析设备（iPAD-100）来分析100个细胞中的蛋白质组。（1）在这项工作中，这是首次使用一种新颖的用于单细胞分析的集成设备（iPAD-1） ）被开发用来在1小时内在一个单细胞中分析蛋白。在iPAD-1中，将选定的单个细胞直接吸入内径为22μm的毛细管中。然后在毛细管中以2 nL的体积同时完成细胞裂解和蛋白质消化，这可以防止蛋白质损失和过度稀释。通过使用高温超声处理来加速消化。细胞处理的整个时间为30分钟。之后，将单细胞消化肽直接通过真正的零死体积结合转移到LC色谱柱中，以最大程度地减少蛋白质转移损失。自制22μm内径 该设备使用具有3μmid ESI内径的nano-LC填充柱来实现超灵敏检测。30分钟的洗脱程序应用于单细胞蛋白质组的分析。因此，单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。在设备中使用了ESI吸头，以实现超灵敏的检测。30分钟的洗脱程序应用于单细胞蛋白质组的分析。因此，单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。在设备中使用了ESI吸头，以实现超灵敏的检测。30分钟的洗脱程序应用于单细胞蛋白质组的分析。因此，单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。单细胞分析所需的总时间仅为1小时。在分析10个单个HeLa细胞时，使用Orbitrap Fusion Tribrid MS仪器在一个细胞中最多鉴定出328种蛋白质，估计检出限约为1.7–170 zmol。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。iPAD-1的灵敏度比我们以前开发的iPAD-100系统高约120倍。（1）在蛋白质表达谱中观察到明显的细胞异质性。此外，我们通过核心组蛋白的数量粗略估计了被测HeLa细胞的细胞周期阶段。
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