Skyline-靶向方法优化

1Skyline靶向方法优化本教程将介绍Skyline靶向蛋白质组环境中可用于优化选择性反应监测（简称SRM；亦称为“多反应监测”，简称MRM）质谱仪实验方法的功能。当给定蛋白质的一组理想目标肽段没有或未知时，Skyline能够简单创建可测量范围十分广泛的各种肽段的方法，以在样品基质中搜寻最适合测量的肽段。然后，将这些首次测试的结果导入Skyline，Skyline可以帮助您优化方法，以改进下一轮的测量。我们将这称为“靶向方法优化周期”，该方法经常以下图体现：通过循环此周期，您可以从比较笼统的假设开始，包括您想监测的100多个蛋白质，快速缩小清单至最佳肽段、子离子和仪器设置以便达到您的实验目标。本教程将引导您逐步完成此优化周期的两个半循环，以便让您知晓如何进行更多的循环来创建充分优化的定量方法。入门指南要开始本教程，请下载下列ZIP文件：将文件解压到您的电脑的某个文件夹，比如：C:\Users\brendanx\Documents2这将创建一个新文件夹：C:\Users\brendanx\Documents\MethodRefine现在通过双击，或使用一个正在运行的Skyline的“文件”菜单下的“打开”命令来打开新文件夹中的WormUnrefined.sky文件。结果数据选择文档中的第一个肽段(YLGAYLLATLGGNASPSAQDVLK)。Skyline将同时显示图谱库中的MS/MS图谱和相应的在MacCoss实验室仪器上获得的肽段的子离子y3–y15的时间-强度色谱图数据：请注意，与每个肽段相关联的MS/MS谱图库通常来自于离子阱质谱仪进行的实验。在左侧的肽视图中，Skyline在肽段序列的左侧显示绿色、黄色和红色点。它们为峰质量图标，其含义分别如下：绿色—Skyline选择的最佳峰的所有离子对形成一共洗脱峰。黄色—至少一半的离子对形成一共洗脱峰。红色—不到一半的离子对形成一共洗脱峰。色谱图数据最初从39Thermo原始文件导入该文档。若要了解为何此文档中对这些肽段的一次测量需要39次单独进样，首先请注意Skyline窗口右下角的数字。您可以看到该文档包含225个肽段和2096个离子对，涵盖各肽段的y3–y(n-1)子离子（其中n是整个肽段序列中氨基酸的个数）。3您正在查看的Skyline文档旨在帮助您确定在特定目标基质中哪些肽段是可以测量的，以及哪些是可测肽段的最佳离子对。每个肽段都拥有大量的离子对可以使我们获得对给定的峰确实是在测量目标肽段的置信度。这种置信度是通过计算所研究的肽段的离子对峰强度和相同肽段的谱图库1,2之间的点积值相关性来测定的。未优化的方法若要了解本文档中测量肽段所需的离子对列表生成方法，请按照如下步骤操作：在“文件”菜单上，选择“导出”，并单击“离子对列表”。选择“多个方法”。在“每次进样允许的最多离子对数”中输入“59”。“导出离子对列表”表单应如下所示：单击“确定”按钮。找到下一表单中的MethodRefine文件夹。在“文件名”中输入“worm”。单击“保存”按钮。4如果您使用WindowsExplorer查看MethodRefine文件夹的内容，您将看到现在它包含了39个新的CSV文件(worm_0001.csv–worm_0039.csv)。每个文件大小约为4K，且包含一个最多不超过59个离子对的列表，用于导入到一个未安排时序的ThermoTSQ方法。选择59这个数字可能显得有点奇怪，但是这对于获得与原始实验匹配的离子对列表很有必要。原始实验选择的数字为60。遗憾的是，Skyline曾经存在一个只能允许少于最大值的离子对数量的漏洞（现已修复）。导入多个进样数据如果您想要学习如何导入这个实验的初始仪器输出文件的方法，您必须下载另一个ZIP格式的补充文件(36M)。该ZIP文件包含MacCoss实验室收集的39个Thermo原始文件（161M，未压缩），用于测定您在上节刚刚导出的离子对列表。您下载的原始MethodRefine.zip文件包含高性能数据缓存文件WormUnrefined.skyd，该文件已经具有Skyline所要求这些文件具有的所有数据。如果您想继续使用现有数据缓存文件，您可以跳至下一节。如果您想亲自重新导入数据，请下载ZIP文件：将文件解压缩到您之前使用的文件夹。这将创建一个新文件夹，如：C:\Users\brendanx\Documents\MethodRefineSupplement在Skyline中，按照以下步骤操作，删除以前缓存的数据：在“编辑”菜单中，单击“管理结果”。单击“删除”按钮。单击“确定”按钮。色谱图表和峰质量图标已经从Skyline界面中删除。在“文件”菜单中，单击“保存”(Ctrl-S)。现在您可以亲自导入原始数据了。您无需一次导入所有数据。这对于在数据采集完成之前，对从这些较大，未优化的文档中导出的所有离子对列表进行检查是有帮助的。在本教程中，您将分两批导入数据。首先，执行下列步骤：在“文件”菜单中，选择“导入”，并单击“结果”。选择“添加一个新的重复测定”。在“名称”中输入“未调整”。5单击“确定”按钮。找到MethodRefineSupplement文件夹。单击“worm_0001.RAW”文件。按Shift并单击“worm_0015.RAW”文件，选择前面的15个文件。单击“打开”按钮。Skyline将开始导入15个文件，您可以在Skyline窗口的底部状态栏中查看显示的进度，以及峰质量图标返回至肽段视图中的肽段，如下所示：Skyline将该数据缓存至高性能数据文件中时，您可以继续随意检查结果。您甚至可以开始优化文档，但是对于本教程，您应该执行下列步骤来完成导入所有39个结果文件：在“文件”菜单中，选择“导入”，并单击“结果”。选择“将文件添加至当前重复测定”。单击“确定”按钮。找到MethodRefineSupplement文件夹。单击“worm_0016.RAW”文件。按Shift并单击“worm_0039.RAW”文件，选择剩下的所有文件。单击“打开”按钮。Skyline完成导入后，您就可以使用与本教程来源匹配的数据缓存文件进行下一节的操作。6简单手动优化开始优化文档的一种方法是通过目测检查每个肽段，并根据Skyline提供的丰富信息决定将要保留和删除的内容。这就是ASMS2009海报中本教程的Skyline文档最初优化的方法。浏览这些肽段只需要不到一小时，并选择和库谱图相匹配的轮廓清晰的峰的三个最佳离子对。查看本教程的Skyline文档时，您可能会问到关于第一个肽段的问题，即Skyline是否错过了比当前放大显示的峰更好的峰。要回答这个问题，您可以执行下列步骤，进行缩小：在“视图”菜单中，选择“自动缩放”，并单击“无”(Shift-F11)。您应该在此暂停，花些时间记住以下快捷键：“视图/自动缩放/最佳峰”-F11“视图/自动缩放/无”-Shift-F11这些快捷方式允许您在当前选择的峰特写视图和您正在检查的仪器测量的离子对的整个时间范围之间迅速切换。对于文档中的第一个肽段，整个范围如下所示：7乍一看这很像有大量噪音的数据，但是如果您想看更多的细节，您可以对标有保留时间的任何较大峰附近单击并拖曳出一个方框来放大该区域。如果您确认这些都不包含这个肽段的真正测量值，您可以按删除键从文档中删除这个肽段。保留时间预测在检查色谱图峰时，了解肽段的预期保留时间也是很有用的。特定序列保留时间计算器(SSRCalc)3.03已集成到Skyline以实现这项功能。若要观察SSRCalc得分和测量的肽段保留时间之间的关系线性回归图，请执行下列步骤：在“视图”菜单上，选择“保留时间”，并单击“线性回归”(Shift-F8)。Skyline将显示如下图形：注意位于当前已优化的回归线上的红色点。该点显示了SSRCalc分值和当前所选肽段的出峰时间。您在Skyline文档树中选择不同的肽段时，突出点将会相应改变。该图默认使用r=0.9的阈值开始优化回归，然后从中逐步删除点并相应标注它们为异常值，直至达到设定的阈值。您可通过执行如下操作调整阈值：右键单击图，并单击“设置阈值”。在“阈值”中输入“0.95”。8单击“确定”按钮。Skyline将重新计算回归，将更多的肽段标记为异常值，将图变成：您可通过执行如下操作来创建新的线性方程式以进行保留时间预测：右键单击图，并单击“创建回归”。Skyline显示“编辑保留时间回归”表单，该表单有预先填入来自保留时间回归图的信息，其中包括已优化的回归数据（145个肽段），以及相同的斜率、截距和时间窗口。Skyline建议的时间窗口为从回归残差获得的4个标准偏差，这应该包含145个肽段中的95%。Skyline还将选择与数据最匹配（r最接近1.0）的计算器。目前仅有的选择是用孔径大小为100或300埃的反相填料色谱柱数据训练过的SSRCalc3.0。在MacCoss实验室中，我们使用90埃孔径的填料，SSRCalc3.0(100Å)通常会提供最佳匹配。若接受Skyline所建议的值，单击“确定”按钮。Skyline会将所选肽段的预测的保留时间的指示符添加至色谱图中，如下所示（您可能需要将回归图移开以便进行观察）：9该指示符周围的阴影矩形显示了您在“编辑保留时间回归”表格中选择的窗口（16.2分钟）。任何阴影矩形外的值均大于预测值的2个标准偏差。缺失数据在离开保留时间回归图返回本文档进行手动细调之前，请注意x轴上的许多异常值点。这表示Skyline未找到所研究的肽段的任何峰。若要了解原因，请移动鼠标至最左侧，直至鼠标变为手形，然后单击鼠标左键。Skyline将以红色突出显示该点并滚动肽段视图，以显示新选择的肽段(YLAEVASEDR)。按Esc键返回肽段视图，如下所示：10这里有7个肽段没有红色峰质量图标，表示这些肽段在导入的RAW文件中无法进行定量。如果我们是首次将原始文件导入本文档，这可能会令人觉得奇怪。39个离子对列表对应39个原始文件。这是怎么回事呢？通过进一步探测，Skyline将会解开疑团。单击缺失数据的肽段上方的肽段VTVVDDQSVILK。色谱图现在将显示如下：11注意已经使用“文件”下拉列表将工具栏添加到顶部。如果您单击该列表，将会显示worm_0027.RAW和worm_0028.RAW这两个文件都包含该肽段测量值。虽然将来可能在单次进样中对一个肽段进行两次测量，但是目前色谱图显示“文件”列表表明某处存在错误。您可能将作为单独平行测定的文件导入了Skyline的同一个逻辑平行测定，或者，如在此例中，样品列表为两个输出文件重复测定了同一个离子对列表，而不小心遗漏了另一个离子对列表。如果您向上滚动肽段视图，则可以看到此错误在worm_0015.RAW和worm_0016.RAW中再次发生。现在，您可以删除没有任何数据的肽段，但是您可以将此操作作为本教程稍后讲述的单项优化操作的一部分。现在，请按Home键并关闭保留时间回归图。12选择可测量肽段和离子对即使您可能会最终使用Skyline中提供的功能更加强大的操作来优化您的文档，使用Skyline提供的信息帮助您了解如何单独选择肽段和离子对，也不失为好的办法。若要准备进行本文档的初始手动审核，请按如下步骤操作：选择文档中的第一个肽段。按F11放大显示色谱视图中的最佳峰。在“编辑”菜单中，选择“全部展开”，并单击“肽段”。最后的操作将在肽段视图中显示“点积”值(dotp)，那是测得的SRM峰面积和MS/MS库谱图峰强度之间的点积值相似性度量4,5。该值越接近1.0，则匹配度越高。肽段视图现在将如下所示：所选肽段的点积值(