Abstract We developed a capillary-flow LC/MS/MS system with ultrahigh speed, enabling a throughput of 1,000 samples per day while maintaining high sensitivity and depth of analysis. In targeted LC/MS mode, 36 endogenous phosphopeptides in HeLa cells, including EphA2- derived phosphopeptide isomers, were successfully quantified with high selectivity and linearity by combining ion mobility separation. When 500 ng of HeLa cell digest was measured 100 times repeatedly in data-dependent acquisition mode, the coefficient of variation of retention time, peak intensity and number of identified peptides were on average 3.4%, 19.8%, and 6.0%, respectively. In data-independent acquisition mode, this system achieved the identification and quantification of 3,139 protein groups from a 100 ng HeLa cell digest and 2,145 protein groups from a sample of only 10 ng. The coefficient of variation of protein commonly quantified in the triplicate analysis ranged from 12 to 24% for HeLa digest samples ranging from 10 to 1000 ng. Finally, we applied this high-speed system to the spatial proteomics of the mouse brain, and succeeded in capturing the proteome distribution along a 96-sectioned brain structure in 135 minutes. This is the first LC/MS/MS system to achieve both more than 500 samples per day and more than 3000 identified protein groups ID with less than 100 ng human cultured cells simultaneously.

ABSTRACT We have developed a centrifugal gel crushing method using a pipette tip. Polyacrylamide gel slices are extruded from the narrowing cavity of a pipette tip by centrifugation in a few minutes to crush them into pieces of appropriate size. The size of the crushed gel could be controlled by several parameters, including centrifugal force and pipette tip cavity. In shotgun proteomics, gel-based LC/MS/MS, so-called GeLC/MS/MS, involves the essential but tedious processes of pre-fractionation by SDS-PAGE, followed by dicing the entire gel lane into several parts, fine dicing, and in-gel digestion after the diced gel is manually transferred to a microtube. In this study, we developed an alternative way to crush the pre-fractionated gel slice into small and irregular-shaped gels by centrifugal extrusion of the sliced gel from the narrow cavity of a pipette tip. As a result, we observed an improved recovery and reproducibility of digested proteins compared to the conventional method of manual dicing. We believe that this simple and rapid method of crushing polyacrylamide gels, which allows for parallel operations and automation, is useful for GeLC/MS/MS analysis and applicable to other approaches including top-down proteomics. Abstract Figure

Biomembrane coating technologies have increasingly been pursued to grant natural dynamic bio-interfaces onto synthetic nanomaterials. Herein, we report a one-step method to coat "living" biomembrane on nanoparticle surfaces in a non-destructive manner. In our method, nanoparticles were efficiently coated with cell membranes without losing the structural integrity by mechanically facilitating the passage of nanoparticles to a concentration layer of living cells with simple centrifugation. This was similar to the exosome-releasing process via endocytosis and exocytosis. The biomembrane originating from living Raw264.7 cells was coated onto the silica nanoparticle prepared by our method, and proteome profiling with nanoflow liquid chromatography-tandem mass spectrometry demonstrated that it was constructed with proteins derived from the membranous component. This proteome profile was not observed in silica nanoparticles prepared with dead cells. Finally, the hybridized cell membrane effectively suppressed the phagocytic activity of Raw264.7 cells to silica nanoparticles and improved the uptake efficiency into cancer cells. We believe our simple and efficient method to coat living biomembranes should be useful in developing medical and pharmaceutical applications involving nanoparticles.

Organic dyes are widely used in many applications. However, the leakage of organic dyes into the natural environment has become a severe and worldwide problem owing to their high toxicity and nonbiodegradability. Therefore, the development of effective removal technologies for organic dyes is required. In this article, we report the synthesis and adsorption properties of highly fluorinated conjugated microporous polymers based on pillar[