PROTEOLYTICKÉ ENZYMY: VÝZNAM PRO PROTEOMIKU
Vědecké články | 2005 | Chemické listyInstrumentace
Proteomika se zaměřuje na komplexní analýzu všech proteinů v buňkách, tkáních či organismech a jejich interakcí. Štěpení proteinů na peptidy proteolytickými enzymy je nezbytným krokem pro úspěšnou identifikaci pomocí hmotnostní spektrometrie. Výběr vhodného enzymu a optimalizace štěpení zásadně ovlivňují kvalitu a spolehlivost proteomických analýz.
Článek shrnuje význam proteolytických enzymů v proteomice, popisuje jejich klasifikaci, mechanizmus katalýzy, hlavní používané enzymy, metody měření aktivity, predikci peptidových štěpů a variantní postupy proteolýzy v roztoku, gelu či na membránách. Dále dokumentuje úpravy enzymů pro zvýšení termostability a odolnosti vůči autolýze a naznačuje perspektivy pro vysokovýkonnou „shotgun“ proteomiku.
Pro přípravu proteinových vzorků se využívají:
Autorům se podařilo:
Enzymatická proteolýza zkracuje čas a zjednodušuje přípravu vzorků, zajišťuje vysokou specificitu a reprodukovatelnost štěpení. Trypsin zůstává z důvodu definované specificity a optimálního pH nejpoužívanějším enzymem pro MS mapování a shotgun proteomiku. Kombinace různých peptidas umožňuje detailní analýzu posttranslačních modifikací a glykoproteomiku.
Rozvoj top-down a bottom-up technik přinese vyšší hloubku proteomických analýz. Optimalizace proteolýzy v nevodných prostředích umožní lepší zpracování hydrofobních a membránových proteinů. Inženýrské varianty enzymů s vyšší termostabilitou a specifitou otevřou nové aplikace ve vysokovýkonné a klinické proteomice.
Proteolytické enzymy představují pilíř moderní proteomiky. Jejich výběr, úpravy a postupy digesce významně ovlivňují kvalitu dat z hmotnostní spektrometrie. Další vývoj směřuje k rychlejší, spolehlivější a univerzálně použitelné proteolýze pro komplexní proteomické aplikace.
MALDI, LC/TOF, LC/MS, LC/MS/MS, LC/Ultra-HRMS
ZaměřeníProteomika
VýrobceSouhrn
Význam tématu
Proteomika se zaměřuje na komplexní analýzu všech proteinů v buňkách, tkáních či organismech a jejich interakcí. Štěpení proteinů na peptidy proteolytickými enzymy je nezbytným krokem pro úspěšnou identifikaci pomocí hmotnostní spektrometrie. Výběr vhodného enzymu a optimalizace štěpení zásadně ovlivňují kvalitu a spolehlivost proteomických analýz.
Cíle a přehled studie / článku
Článek shrnuje význam proteolytických enzymů v proteomice, popisuje jejich klasifikaci, mechanizmus katalýzy, hlavní používané enzymy, metody měření aktivity, predikci peptidových štěpů a variantní postupy proteolýzy v roztoku, gelu či na membránách. Dále dokumentuje úpravy enzymů pro zvýšení termostability a odolnosti vůči autolýze a naznačuje perspektivy pro vysokovýkonnou „shotgun“ proteomiku.
Použitá metodika a instrumentace
Pro přípravu proteinových vzorků se využívají:
- Dvousouřadnicová elektroforéza (2D)
- Kapalinová chromatografie (LC)
- MALDI-TOF/TOF a nanoESI-MS/MS, včetně kvadrupólových pastí a FT-ICR
- On-gel a on-membrane digesce aktivovaným trypsinem či jinými peptidami
- Mikroreaktory s imobilizovanými proteasami pro on-line štěpení
Hlavní výsledky a diskuse
Autorům se podařilo:
- Detailně popsat mechanismus katalýzy (např. triadový mechanizmus serinových peptidas a akyl-dis-akyl intermediáty)
- Klasifikovat proteolytické enzymy podle EC systému, zdrojů a typu aktivního místa (serinové, cysteinové, aspartátové, metaloproteasy, threoninové)
- Vyjmenovat klíčové endo- a exopeptidasy používané v proteomice (trypsin, chymotrypsin, Glu-C, Lys-C, Arg-C, Asp-N, termolysin, subtilisin, pronase, pepsin, karboxypeptidasy)
- Ilustrovat princip in silico predikce peptidových štěpů pro mapování molekulových hmotností a sekvenční tagy
- Porovnat výhody in-solution a in-gel digesce, on-membrane workflow a moderních mikroreaktorů
- Popsat modifikace enzymů (alkylace/acylace lysinových a argininových zbytků, derivatizace sacharidy, cyklodextrinové či polymerní konjugáty) pro zvýšení stability
Přínosy a praktické využití metody
Enzymatická proteolýza zkracuje čas a zjednodušuje přípravu vzorků, zajišťuje vysokou specificitu a reprodukovatelnost štěpení. Trypsin zůstává z důvodu definované specificity a optimálního pH nejpoužívanějším enzymem pro MS mapování a shotgun proteomiku. Kombinace různých peptidas umožňuje detailní analýzu posttranslačních modifikací a glykoproteomiku.
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozvoj top-down a bottom-up technik přinese vyšší hloubku proteomických analýz. Optimalizace proteolýzy v nevodných prostředích umožní lepší zpracování hydrofobních a membránových proteinů. Inženýrské varianty enzymů s vyšší termostabilitou a specifitou otevřou nové aplikace ve vysokovýkonné a klinické proteomice.
Závěr
Proteolytické enzymy představují pilíř moderní proteomiky. Jejich výběr, úpravy a postupy digesce významně ovlivňují kvalitu dat z hmotnostní spektrometrie. Další vývoj směřuje k rychlejší, spolehlivější a univerzálně použitelné proteolýze pro komplexní proteomické aplikace.
Reference
- Westermeier R., Naven T.: Proteomics in Practice. A Laboratory Manual To Proteome Analysis. Wiley-VCH, Weinheim 2002.
- Lamond A., Mann M.: Trends Cell Biol. 7, 139 (1997).
- Pandey A., Mann M.: Nature 405, 837 (2000).
- Havliš J., Thomas H., Šebela M., Shevchenko A.: Anal. Chem. 75, 1300 (2003).
- Washburn M. P., Wolters D., Yates J. R. 3rd: Nat. Biotechnol. 19, 242 (2001).
- Barrett A. J., v knize: Proteolytic Enzymes. A Practical Approach, Oxford University Press, Oxford 2001.
- Rawlings N. D., Barrett A. J.: Nucleic Acids Res. 27, 325 (1999).
- Bienvenut W. V. et al.: Anal. Chem. 71, 4800 (1999).
- Wilm M. et al.: Nature 379, 466 (1996).
- Bark S. J. et al.: J. Am. Chem. Soc. 12, 1774 (2001).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
INTEGROVANÁ ŘEŠENÍ PRO PROTEOMICKÉ PRACOVNÍ POSTUPY - SIGMA-ALDRICH
2005|Merck|Vědecké články
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, proteoprepodstranění, odstraněníčíslo, čísloigg, iggpryskyřice, pryskyřicetrypsinem, trypsinemalbuminu, albuminuphos, phosproteinu, proteinuprot, protprotilátkách, protilátkáchexprese
HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE VE STRUKTURNÍ BIOLOGII: URČOVÁNÍ VYŠŠÍ STRUKTURY PROTEINŮ A PROTEINOVÝCH KOMPLEXŮ
2020||Vědecké články
Chem. Listy 114, 187−199 (2020) Referát HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE VE STRUKTURNÍ BIOLOGII: URČOVÁNÍ VYŠŠÍ STRUKTURY PROTEINŮ A PROTEINOVÝCH KOMPLEXŮ Tomáš Vaisar určenou strukturou. Tento dynamický charakter proteinových struktur představuje podstatnou překážku pro určení struktury pomocí rentgenové krystalografie nebo NMR, neboť v…
Klíčová slova
proteinů, proteinůproteinu, proteinuhmotnostní, hmotnostníreferát, referátkomplexů, komplexůjsou, jsouspektrometrie, spektrometriezesítění, zesítěníproteinových, proteinovýchtak, takpak, pakčinidla, činidlasíťovací, síťovacízesítěných, zesítěnýchnebo
CHARAKTERIZACE PROTEOMU BAKTERIOFÁGA 812
2005|Bruker|Vědecké články
Chem. Listy 99, 962 − 966 (2005) Laboratorní přístroje a postupy základ pro porovnání standardního typu fága 812 s jeho mutanty a příbuznými fágy na úrovni proteinového komplementu genomu. K analýze proteinů fága 812 je použito jak kombinace jednorozměrné gelové…
Klíčová slova
byl, bylfága, fágafágů, fágůsekvence, sekvencelaboratorní, laboratornípostupy, postupypřístroje, přístrojetof, tofproteinů, proteinůpokrytí, pokrytíbyla, bylaproteiny, proteinypeptidovým, peptidovýmprovedena, provedenamaldi
METODICKÉ PŘÍSTUPY SOUČASNÉ FOSFOPROTEOMOVÉ ANALÝZY
2005||Vědecké články
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, proiontů, iontůpeptidu