$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
يمكن أن تشمل مناهج البروتينات الكشف عن الببتيدات والبروتينات والتعديلات المحددة بعد الترجمة (PTMs) الموجودة في حالة خلوية معينة وقياسها كميا ، بالإضافة إلى البروتينات التي تتجمع معا في عضيات معينة أو مجمعات البروتين الجزيئية الكبيرة. البروتينات هو مجال متنوع يمكن تقسيمه إلى مهام سير عمل عامة وكمية. تركز البروتينات الكمية على تحديد كمية البروتين أو البروتين PTM في العينة. يجب مراعاة السؤال البيولوجي قبل إجراء أي تجربة بروتينية من أجل تحديد طريقة تحضير العينة والتسلسل وتحليل البيانات الأكثر ملاءمة اللازمة للإجابة على السؤال. البروتينات ديناميكية للغاية ومطياف الكتلة حساسة لتسلسل البروتينات الوفيرة الأعلى على PTMs الوفرة المنخفضة. لذلك ، يعد اختيار سير عمل إعداد العينات وتسلسلها أمرا بالغ الأهمية. تصف مجموعة الطرق هذه طرقا لتحديد أنواع معينة من البروتينات باستخدام طرق التصلب العصبي المتعدد المتطورة وتوفر سير عمل لتحليل البيانات لشبكات البروتين.
علم الببتيدات هو دراسة الببتيدات المتولدة بشكل طبيعي أثناء العمليات الخلوية الطبيعية وكذلك في ظل ظروف المرض ، وكان هذا النهج يقتصر تاريخيا على القياس الكمي القائم على الأجسام المضادة حتى تقدم الكروماتوغرافيا السائلة المقترنة بقياس الطيف الكتلي وعمليات استخراج الببتيد إلى حالتها الحالية1. هذه التطورات ، جنبا إلى جنب مع تطبيق التعطيل الحراري للبروتياز الداخلي ، تمكن الآن من تحديد وقياس مئات الببتيدات داخل الخلايا. في Correa et al.2 ، يصف المؤلفون سير عمل تحضير العينة ، والذي يتضمن تعطيل الحرارة ، واستخراج الببتيد في ظل ظروف معتدلة للحفاظ على روابط الببتيد ، والقياس الكمي النسبي من خلال وضع العلامات المستقرة على نظائر الأمينات. طور المؤلفون نهجا غير مكلف يمكن أن يتيح تحديد وقياس الببتيدات الأصلية والنشطة بيولوجيا من زراعة الخلايا وعينات الأنسجة. يمكن استخدام هذا النهج لاكتشاف المؤشرات الحيوية للببتيد الخاصة بالمرض أو الببتيدات المضادة للميكروبات أو أهداف التطوير العلاجي في المستقبل.
تتيح التطورات في مناهج قياس الطيف الكتلي والمعلوماتية الحيوية الآن التوصيف التفصيلي للبروتينات من مصادر متنوعة للمواد البيولوجية3. لا يزال فك رموز الأهمية البيولوجية من أنماط التعبير البروتيني في هذه العينات المعقدة يمثل تحديا كبيرا في هذا المجال. لمواجهة هذا التحدي ، يقدم Vanderwall et al. JUMPn ، وهو برنامج بيولوجيا للأنظمة وسير العمل المرتبط به والذي ينظم البيانات البروتينية في وحدات (أي مجمعات البروتين) التي تربط مجموعات التعبير المشترك للبروتين بعقد شبكة تفاعل البروتين والبروتين (PPI)ذات الصلة 4. يقوم المؤلفون بتقييم فعالية هذه الأداة باستخدام مجموعات البيانات البروتينية الحالية بالإضافة إلى البيانات المحاكاة ويظهرون فائدتها لتسهيل التفسير البيولوجي لمجموعات بيانات البروتينات المعقدة. تظهر نتائجهم أنه يمكن استخدام هذا النهج لقياس عامل النسخ وتنشيط سلسلة كيناز ، مما يدل على فائدته في تحديد دوافع الأمراض البشرية ، وللدراسات الأخرى التي تحاول تحديد الآليات البيولوجية من بيانات البروتينات العميقة.
تم العثور على بيروفوسفات الإينوزيتول (PP-InsPs) في جميع الخلايا حقيقية النواة حيث تعمل كجزيئات إشارات التمثيل الغذائي وتنظم العمليات المتنوعة5. تاريخيا ، نظرا للخصائص الفيزيائية والوفرة المنخفضة ل PP-InsPs ، اقتصر التحليل على استخدام أجهزة التتبع المشعة ، وهي باهظة الثمن وتتطلب عناية وتخزين خاصين. كبديل ، Qiu et al. وضعت بروتوكولا يسمح بالإنتاجية العالية ، والكمية المطلقة لبيروفوسفات الإينوزيتول من ثقافة الخلايا أو مادة مصدر الأنسجة عن طريق الرحلان الكهربائي الشعري المقترن بقياس الطيف الكتلي للتأين بالرش الكهربائي (CE-ESI-MS)6. في تقريرهم ، أظهروا كيف يمكن استخدام هذا النهج لتحديد ملف تعريف جميع PP-InsPs الموجودة في العينة ، وحل الأنواع وتحديد الريجيوميرات من أجل تحديد التغيرات المكانية والزمانية في ظل ظروف وحالات مرضية متنوعة.
يتم التحكم في نسبة كبيرة من العمليات الخلوية من خلال فسفرة البروتين وترتبط الأخطاء في مسارات الإشارات هذه بالعديد من حالات المرض المختلفة7. ومع ذلك ، لا تزال هناك فجوات كبيرة في فهم الآليات الكاملة التي تنظم بروتين الفوسفاتيز والكيناز في أنواع مختلفة من الخلايا وفي ظل ظروف مختلفة. لمعالجة هذه الفجوات في الفهم ، Smolen et al. يقدم سير عمل جديدا باستخدام حبات مثبطات الفوسفاتيز إلى جانب قياس الطيف الكتلي (PIB-MS) 8. باستخدام مثبط فوسفاتيز البروتين الفوسفو غير الانتقائي ، microcystin-LR ، حبات التوسفير المقترنة ، يمكن للمؤلفين إثراء هذه البروتينات المستهدفة. بالإضافة إلى ذلك ، باستخدام ظروف الغسيل الخفيفة لإزالة الاحتواء غير المحددة ، تمكنوا أيضا من التقاط تفاعلات البروتين. يوضحون كيف يمكن استخدام هذا النهج لتحديد وقياس فوسفاتيز البروتين الفوسفوري ، وحالة الفسفرة ، والتفاعلات المحتملة بين البروتين والبروتين في كل من زراعة الخلايا والأنسجة.
تعمل التطورات في طرق تحضير العينات ، مثل استراتيجيات القياس الكمي للببتيدات الداخلية ، وإثراء الفوسفاتيز والكيناز ، وتفاعلات البروتين ، وبيروفوسفات الإينوزيتول ، على توسيع قاعدة المعرفة لديناميكيات البروتين في العمليات البيولوجية. يسمح تقدم مطياف الكتلة مثل الحصول المستقل على البيانات على عكس الاستحواذ المعتمد على البيانات بعمق أكبر لقدرة التسلسل لتحديد الببتيدات بطريقة لا تخفي الببتيدات الوفيرة المنخفضة أثناء جمع البيانات ، مما يسمح بتحديد فئات أخرى من البروتينات. ستساعد مطياف الكتلة timsTOF في دفع المستقبل إلى الأمام من خلال دمج حركة الأيونات بالإضافة إلى الكروماتوغرافيا السائلة كفصل إضافي للببتيدات للسماح بتسلسل أعمق وفرصة أكبر للكشف عن الببتيدات من استراتيجيات تحضير العينة الموضحة في هذه المجموعة. سيستمر مجال البروتينات في المضي قدما بناء على منهجيات إعداد العينات الجديدة ، والتقدم في مطياف الكتلة للحصول على البيانات ، وأدوات تحليل المعلوماتية الحيوية ، مثل JUMPn ، لفهم التعقيدات البيولوجية والوظيفة.