LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

PROTEOMIKA V POSTGENOMOVÉ DOBĚ

Vědecké články | 2005 | Chemické listyInstrumentace
MALDI, LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Ultra-HRMS, LC/IT
Zaměření
Proteomika
Výrobce

Souhrn

Význam tématu


Proteomika představuje klíčovou disciplínu po dokončení projektů genomického sekvenování. Zatímco genomika mapuje potenciální genetický rejstřík, proteomika odhaluje skutečné množství, strukturu, modifikace a interakce bílkovin v konkrétních buněčných a tkáňových souborech. Díky tomu poskytuje bezprostřední vhled do funkčních mechanismů organismů, změn spojených s nemocemi, vývojem či adaptací na vnější podmínky.

Cíle a přehled článku


Článek shrnuje historický vývoj proteomiky od jejího vzniku v polovině 90. let až po současné pokročilé metody dělení, identifikace a kvantifikace proteinů. Popisuje klíčové kroky od dvourozměrné gelové elektroforézy přes hmotnostní spektrometrii až po moderní chromato-graficko-spektrometrické přístupy a stabilní izotopové značení. Diskutuje rovněž aplikace v proteinovém profilování, mapování posttranslačních modifikací a studiu proteinových interakcí.

Použitá metodika a instrumentace


Hlavní metody popsané ve studii:
  • Dvourozměrná gelová elektroforéza (2DE) se stacionárními pH gradienty pro separaci proteinů podle izoelektrického bodu a molekulové hmotnosti.
  • MALDI-TOF a ESI-MS pro rychlé měření m/z poměrů proteinů a peptidů a jejich databázové porovnávání (peptidové mapování).
  • Kapalinová chromatografie s reverzní fází spojená s tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC-ESI-MS/MS) pro analýzu komplexních směsí proteolytických peptidů.
  • Stabilní izotopové značení (ICAT, SILAC, 18O) pro relativní kvantifikaci proteinů.

Použitá instrumentace

  • Imobilizované pH gradienty pro 2DE
  • MALDI-TOF (time-of-flight)
  • ESI napojené na iontové pasti (IT), kvadrupoly (Q), Q-TOF a FT-ICR analyzátory
  • Kolizní cely pro MALDI-TOF/TOF
  • Reverzní fáze HPLC kolony spojené s ESI-MS

Hlavní výsledky a diskuse


Studie ilustruje, že proteomika se rychle vyvinula od pomalých sekvenačních metod Edmanovou degradací k vysoce citlivým hmotnostním spektrometrům spojujícím LC a MS/MS. Zlepšila se reprodukovatelnost 2DE díky imobilizovaným pH gradientům i kvantifikace pomocí fluorescenčního značení (DIGE). Hybridní analyzátory Q-TOF či FT-ICR přinášejí vysoké rozlišení a přesnost. Izotopové značky umožňují sledovat relativní změny v proteinech během fyziologických či patologických procesů. Rovněž je možné analyzovat posttranslační modifikace a proteinové komplexy, avšak stále představují výzvu nízká stechiometrie PTM a nutnost jemné purifikace interagujících proteinů.

Přínosy a praktické využití metody


Proteomika nachází uplatnění v biomedicíně (hledání biomarkerů), farmaceutickém výzkumu (cílená terapie), zemědělství (vývoj odolných odrůd), ekologii (adaptace organismů na stres) i kvalitativní/kvantitativní kontrole potravin a průmyslových výrobků. Dopomáhá k objasnění biologických drah, diagnostice onemocnění a monitoringu terapeutických zásahů.

Budoucí trendy a možnosti využití


Očekávají se další posuny k vyšší citlivosti a rychlosti analýz, široké nasazení multiplexních kinázových čipů, cílené kvantitativní přístupy (SRM/MRM) a integrace s genomikou a dalšími „omics“. Mezinárodní organizace HUPO, EuPA a národní proteomické spolky sjednocují snahy k mapování lidského i druhově specifických proteomů. Personalizovaná medicína a systé­mové modelování buněčných sítí budou dále posilovat význam proteomiky.

Závěr


Proteomika se etablovala jako nezbytný nástroj pro komplexní studium funkčních projevů genome – zkoumá bílkovinnou složku buňky v reálných podmínkách. Díky neustálému vývoji metod a instrumentace dosahuje vysoké specificity, citlivosti i kvantifikační schopnosti. Přesto zůstávají výzvy v analýze nízko zastoupených proteinů, PTM a dynamických interakcí, které budou předmětem dalšího výzkumu.

Reference

  • Wilkins M. R.; Sanchez J.-C.; Gooley A. A.; Apper R. D.; Humphery-Smith I.; Hochstrasser D. F.; Williams K. L. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 13 (1995) 19.
  • Patterson S. D.; Aebersold R. H. Nat. Genet. Suppl. 33 (2003) 311.
  • Aebersold R. H.; Leavitt J.; Saavedra R. A.; Hood L. E.; Kent S. B. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 (1987) 6970.
  • O’Farrell P. H. J. Biol. Chem. 250 (1975) 4007.
  • Scheele G. A. J. Biol. Chem. 250 (1975) 5275.
  • Klose J. Humangenetik 26 (1975) 231.
  • Hochstrasser D. F.; Merril C. R. Appl. Theor. Electrophor. 1 (1988) 35.
  • Fenn J. B.; Mann M.; Meng C. K.; Wong S. F.; Whitehouse C. M. Science 246 (1989) 64.
  • Karas M.; Hillenkamp F. Anal. Chem. 60 (1988) 2299.
  • Aebersold R. H.; Mann M. Nature 422 (2003) 198.
  • Henzel W. J.; Billeci T. M.; Stults J. T.; Wong S. C.; Grimley C.; Watanabe C. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 (1993) 5011.
  • Mann M.; Hojrup P.; Roepstorff P. Biol. Mass Spectrom. 22 (1993) 338.
  • Pappin D. J. C.; Hojrup P.; Bleasby A. J. Curr. Biol. 3 (1993) 327.
  • James P.; Quadroni M.; Carafoli E.; Gonnet G. Biochem. Biophys. Res. Commun. 195 (1993) 58.
  • Yates J. R. III; Speicher S.; Griffin P. R.; Hunkapiller T. Anal. Chem. 214 (1993) 397.
  • Griffin T. J.; Aebersold R. H. J. Biol. Chem. 276 (2001) 45497.
  • Hunt D. F.; Henderson R. A.; Shabanowitz J.; Sakaguchi K.; Michel H.; Sevilir N.; Cox A. L.; Appella E.; Engelhard V. H. Science 255 (1992) 1263.
  • Martin S. E.; Shabanowitz J.; Hunt D. F.; Marto J. A. Anal. Chem. 72 (2000) 4266.
  • Medzihradszky K. F.; Campbell J. M.; Baldwin M. A.; Falick A. M.; Juhasz P.; Vestal M. L.; Burlingame A. L. Anal. Chem. 72 (2000) 552.
  • Yao X.; Freas A.; Ramirez J.; Demirev P. A.; Fenselau C. Anal. Chem. 73 (2001) 2836.
  • Gygi S. P.; Rist B.; Gerber S. A.; Turecek F.; Gelb M. H.; Aebersold R. H. Nat. Biotechnol. 17 (1999) 994.
  • Ong S. E.; Blagoev B.; Kratchmarova I.; Kristensen D. B.; Steen H.; Pandey A.; Mann M. Mol. Cell. Proteomics 1 (2002) 376.
  • Krishna R.; Wold F. In: Protein structure – A practical Approach (Creighton T. E., ed.), 2nd ed., p. 91. Oxford University Press, New York 1997.
  • Simpson R. J. Proteins and Proteomics. Cold Spring Harbor Laboratory Press 2003.
  • Huber L. A. Nat. Rev. 4 (2003) 74.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
SOUČASNÝ VÝVOJ V PROTEOMICE
SOUČASNÝ VÝVOJ V PROTEOMICE
2004||Vědecké články
Chem. Listy 98, 1112 − 1118 (2004) Referáty SOUČASNÝ VÝVOJ V PROTEOMICE které jsou genomem v průběhu života buňky exprimovány a následně modifikovány. Termín se rovněž používá v méně obecném smyslu pro vyjádření proteinového složení organismu, orgánu, tkáně nebo tělesné…
Klíčová slova
referáty, referátyproteinů, proteinůproteomika, proteomikaidentifikaci, identifikaciproteomiky, proteomikyproteinu, proteinumůže, můžebýt, býtgenomem, genomemčipů, čipůobou, oboupři, přiimobilizovanými, imobilizovanýmiproteomickou, proteomickoumohou
METODICKÉ PŘÍSTUPY SOUČASNÉ FOSFOPROTEOMOVÉ ANALÝZY
Chem. Listy 99, 922 − 929 (2005) Referáty METODICKÉ PŘÍSTUPY SOUČASNÉ FOSFOPROTEOMOVÉ ANALÝZY cesech řadí vůbec k nejdůležitějším a co do počtu k nejčastějším modifikacím proteinů. O jejím významu svědčí vyčlenění speciálního podoboru proteomové analýzy – fosfoproteomiky, která zkoumá veškeré…
Klíčová slova
fosfopeptidů, fosfopeptidůreferáty, referátyfosfatasou, fosfatasoufosfoproteinů, fosfoproteinůpeptidů, peptidůfosforylace, fosforylacefosfoproteomové, fosfoproteomovéfosfátové, fosfátovéimac, imaczáporných, zápornýchjsou, jsoujejich, jejichpro, propeptidu, peptiduiontů
SYSTÉM PRACUJÍCÍ NA PRINCIPU DVOJROZMĚRNÉ KAPALINOVÉ CHROMATOGRAFIE PROTEINŮ JAKO ALTERNATIVA K DVOJROZMĚRNÉ GELOVÉ ELEKTROFORÉZE
Chem. Listy 99, 952 − 956 (2005) Laboratorní přístroje a postupy LABORATORNÍ PŘÍSTROJE A POSTUPY kou pro porozumění buněčné odpovědi na úrovni proteinů. Proteomika představuje nové možnosti nejen pro laboratoře zabývající se studiem proteinů, ale i výzvu pro firmy zabývající…
Klíčová slova
proteinů, proteinůbyly, bylycem, cemproteiny, proteinylaboratorní, laboratornípostupy, postupypřístroje, přístrojeboheminu, boheminupůsobení, působenídvojrozměrné, dvojrozměrnérozměru, rozměruproteinových, proteinovýchhmotnostní, hmotnostníbuněk, buněkchromatofokusační
INTEGROVANÁ ŘEŠENÍ PRO PROTEOMICKÉ PRACOVNÍ POSTUPY - SIGMA-ALDRICH
Chem. Listy 99, 906 − 914 (2005) Referáty INTEGROVANÁ ŘEŠENÍ PRO PROTEOMICKÉ PRACOVNÍ POSTUPY – SIGMA-ALDRICH KLAUS HERICK 1. Úvod SIGMA-ALDRICH Chemie GmbH, Eschenstr. 5, D-82024 Taufkirchen, Německo [email protected] Proteomické analýzy zahrnují mnoho stupňů od izolace buněčných komponent, přes elektroforetickou…
Klíčová slova
referáty, referátypro, prokatalogové, katalogovéproteoprep, proteoprepčíslo, čísloodstranění, odstraněníigg, iggtrypsinem, trypsinempryskyřice, pryskyřicealbuminu, albuminuphos, phosproteinu, proteinuprot, protprotilátkách, protilátkáchexprese
Další projekty
GCMS
ICPMS
Sledujte nás
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.