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O termo "proteômica" foi definido pela primeira vez como a caracterização em larga escala de todo o complemento proteico de uma célula, tecido ou organismo1. As análises proteômicas permitem a investigação de mecanismos e processos celulares envolvidos no desenvolvimento de doenças, vias terapêuticas e sistemas saudáveis utilizando técnicas para realizar a quantificação relativa dos níveis de expressão proteica2. As descrições iniciais de tais estudos foram publicadas em 1975 e demonstraram o uso de eletroforese de gel poliacrilamida bidimensional (2D-PAGE) para este fim1,,3. O método 2D separa proteínas baseadas na carga (focalização isoelétrica, IEF) e massa molecular (eletroforese de gel de poliacrilamida de sulfato de sódio, ou SDS-PAGE)4. Durante anos, a combinação de espectrometria de massa 2D-PAGE e subsequente em tandem realizada em cada componente gel foi a técnica de análise de expressão proteica não alvo mais comum realizada e identificou numerosos perfis de expressão proteica até então desconhecidos5,,6. Desvantagens gerais para a abordagem 2D-PAGE são que é demorado, não funciona bem para proteínas hidrofóbicas, e há limitações no número total de proteínas avaliadas devido à baixa sensibilidade7,,8.
A rotulagem estável de isótopos por aminoácidos no método de cultura celular (SILAC) tornou-se a próxima abordagem popular para identificar e quantificar a abundância de proteínas nas amostras9. Consiste na rotulagem metabólica de células incubadas em meio sem aminoácido essencial padrão e suplementadas com uma versão rotulada por isótopo desse aminoácido específico10. A vantagem dessa técnica é sua eficiência e rotulagem precisa9. A principal limitação à abordagem do SILAC é principalmente a redução da taxa de crescimento celular causada pela incorporação de rótulos de isótopos, o que pode ser particularmente desafiador em linhas celulares relativamente sensíveis modelando doenças humanas11.
Em 2003, uma nova e robusta técnica de proteômica envolvendo etiquetas isobáricas tandem mass tag (TMT) foi introduzida no campo12. A rotulagem TMT é um método poderoso devido à sua sensibilidade aumentada para detectar níveis relativos de expressão proteica e modificações pós-transacionais13. A partir desta data de publicação, foram desenvolvidos kits TMT que podem rotular simultaneamente 6, 10, 11 ou 16 amostras. Como resultado, é possível medir a abundância de peptídeos em múltiplas condições com réplicas biológicas ao mesmo tempo14,15,16. Recentemente, utilizamos TMT para caracterizar o perfil proteômico cardíaco de um modelo de camundongo da Síndrome de Barth (BTHS)17. Ao fazê-lo, pudemos demonstrar melhora generalizada nos perfis cardíacos de camundongos BTHS tratados com terapia genética e identificar novas proteínas impactadas pelo BTHS que revelaram novas vias terapêuticas envolvidas em cardiomiopatias.
Aqui, descrevemos um método detalhado para realizar análises de proteômica quantitativa multiplex TMT usando amostras de tecido ou pelotas de células. Pode ser benéfico realizar a preparação e rotulagem da amostra antes da submissão a um núcleo porque os peptídeos tripptic rotulados são mais estáveis do que amostras congeladas cruas, nem todos os núcleos têm experiência em manusear todos os tipos de amostras, e preparar amostras em laboratório pode economizar tempo para núcleos, que muitas vezes têm longas pendências. Para obter descrições detalhadas da porção de espectroscopia de massa deste processo, consulte Kirshenbaum et al. e Perumal et al.18,19.
O protocolo de preparação da amostra consiste nas seguintes etapas principais: extração, quantificação, precipitação, digestão e rotulagem. Os principais benefícios deste protocolo otimizado são que ele reduz os custos de rotulagem, melhora a extração de proteínas e gera consistentemente dados de alta qualidade. Além disso, descrevemos como analisar dados TMT para rastrear milhares de proteínas em um curto espaço de tempo. Esperamos que este protocolo incentive outros grupos de pesquisa a considerar a incorporação dessa metodologia poderosa em seus estudos.