$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Proteomik yaklaşımlar, belirli bir hücresel durumda bulunan peptitlerin, proteinlerin ve spesifik translasyon sonrası modifikasyonların (PTM'ler) yanı sıra spesifik organellerde veya makromoleküler protein komplekslerinde bir araya gelen proteinlerin saptanmasını ve miktarının belirlenmesini içerebilir. Proteomik, genel ve nicel iş akışlarına bölünebilen çeşitli bir alandır. Kantitatif proteomik, bir numunedeki protein veya protein PTM miktarını belirlemeye odaklanır. Soruyu cevaplamak için gerekli olan en uygun numune hazırlama, dizileme ve veri analizi yöntemini belirlemek için herhangi bir proteomik deney yapılmadan önce biyolojik soru dikkate alınmalıdır. Proteinler oldukça dinamiktir ve kütle spektrometreleri, daha düşük bol miktardaki PTM'ler üzerinden daha yüksek miktarda proteinlerin dizilenmesine duyarlıdır; Bu nedenle, numune hazırlama ve sıralama iş akışlarının seçimi kritik öneme sahiptir. Bu yöntem koleksiyonu, en son MS yöntemlerini kullanarak belirli protein türlerini ölçmeye yönelik yaklaşımları açıklar ve protein ağları için bir veri analizi iş akışı sağlar.
Peptidomik, normal hücresel süreçler sırasında ve ayrıca hastalık koşulları altında doğal olarak üretilen peptitlerin incelenmesidir ve bu yaklaşım, sıvı kromatografisi ile birleştirilmiş kütle spektrometrisi ve peptit ekstraksiyon süreçleri mevcut durumlarına ilerleyene kadar tarihsel olarak antikor bazlı niceleme ile sınırlıydı1. Bu gelişmeler, endojen proteazların ısı inaktivasyonunun uygulanmasıyla birlikte, artık yüzlerce hücre içi peptidin tanımlanmasını ve miktarının belirlenmesini sağlıyor. Correa ve ark.2'de yazarlar, ısı inaktivasyonunu, peptit bağlarını korumak için ılımlı koşullar altında peptit ekstraksiyonunu ve aminlerin kararlı izotop etiketlemesi yoluyla nispi miktar tayinini içeren bir numune hazırlama iş akışını tanımlamaktadır. Yazarlar, hücre kültürü ve doku örneklerinden doğal ve biyolojik olarak aktif peptitlerin tanımlanmasını ve miktarının belirlenmesini sağlayabilecek ucuz bir yaklaşım geliştirdiler. Bu yaklaşım, hastalığa özgü peptit biyobelirteçlerini, antimikrobiyal peptitleri veya gelecekteki terapötik gelişim hedeflerini keşfetmek için kullanılabilir.
Kütle spektrometrik ve biyoinformatik yaklaşımlardaki ilerlemeler artık çeşitli biyolojik materyal kaynaklarından proteomların ayrıntılı karakterizasyonunu mümkün kılmaktadır3. Bu karmaşık örneklerdeki proteomik ekspresyon modellerinden biyolojik önemi deşifre etmek, bu alanda önemli bir zorluk olmaya devam etmektedir. Bu zorluğun üstesinden gelmek için, Vanderwall ve ark. proteomik verileri, protein ortak ekspresyon kümelerini ilgili protein-protein etkileşimi (PPI) ağ düğümlerine bağlayan modüller (yani protein kompleksleri) halinde düzenleyen bir sistem biyolojisi programı ve bununla ilişkili iş akışı olan JUMPn'yi tanıtın4. Yazarlar, mevcut proteomik veri kümelerinin yanı sıra simüle edilmiş verileri kullanarak bu aracın etkinliğini değerlendirir ve karmaşık proteom veri kümelerinin biyolojik yorumlanmasını kolaylaştırmak için faydasını gösterir. Sonuçları, bu yaklaşımın transkripsiyon faktörünü ve kinaz kaskad aktivasyonunu ölçmek için kullanılabileceğini, insan hastalığının itici güçlerini belirlemedeki faydasını ve derin proteom verilerinden biyolojik mekanizmaları belirlemeye çalışan diğer çalışmalar için kullanılabileceğini göstermektedir.
İnositol pirofosfatlar (PP-InsP'ler), metabolik sinyal molekülleri olarak işlev gördükleri ve çeşitli süreçleri düzenledikleri tüm ökaryotik hücrelerde bulunur5. Tarihsel olarak, PP-InsP'lerin fiziksel özellikleri ve düşük bolluğu nedeniyle analiz, pahalı olan ve özel bakım ve depolama gerektiren radyoaktif izleyicilerin kullanımıyla sınırlı kalmıştır. Alternatif olarak, Qiu ve ark. kılcal elektroforez bağlantılı elektrosprey iyonizasyon kütle spektrometrisi (CE-ESI-MS)6 ile hücre kültüründen veya doku kaynak materyalinden inositol pirofosfatların yüksek verimli, mutlak miktar tayinine izin veren bir protokol geliştirmiştir. Raporlarında, bu yaklaşımın bir örnekte bulunan tüm PP-InsP'lerin profilini çıkarmak, türleri çözmek ve çeşitli koşullar ve hastalık durumları altında mekansal ve zamansal değişiklikleri tanımlamak için bölgesel izomerleri tanımlamak için nasıl kullanılabileceğini gösteriyorlar.
Hücresel süreçlerin büyük bir kısmı protein fosforilasyonu yoluyla kontrol edilir ve bu sinyal yollarındaki hatalar birçok farklı hastalık durumuyla ilişkilidir7. Bununla birlikte, farklı hücre tiplerinde ve çeşitli koşullar altında protein fosfatazları ve kinazları düzenleyen tam mekanizmaların anlaşılmasında hala önemli boşluklar vardır. Anlayıştaki bu boşlukları gidermek için, Smolen ve ark. kütle spektrometrisi (PIB-MS)8 ile birleştirilmiş fosfataz inhibitörü boncuklarını kullanan yeni bir iş akışı sunar. Seçici olmayan bir fosfoprotein fosfataz inhibitörü olan mikrosistin-LR, birleştirilmiş tosefaroz boncukları kullanarak, yazarlar bu hedef proteinleri zenginleştirebilirler. Ek olarak, spesifik olmayan muhafazaları çıkarmak için hafif yıkama koşulları kullanarak, protein etkileşimcilerini de yakalayabildiler. Bu yaklaşımın fosfoprotein fosfatazları, fosforilasyon durumlarını ve hem hücre kültüründe hem de dokuda potansiyel protein-protein etkileşimlerini tanımlamak ve ölçmek için nasıl kullanılabileceğini gösterirler.
Endojen peptitlerin miktarının belirlenmesine yönelik stratejiler, fosfatazların ve kinazların zenginleştirilmesi, protein etkileşimleri ve inositol pirofosfatlar gibi numune hazırlama yöntemlerindeki ilerlemeler, biyolojik süreçlerdeki protein dinamiklerine ilişkin bilgi tabanını genişletmektedir. Veriye bağlı edinimin aksine, veriden bağımsız edinim gibi kütle spektrometrelerinin ilerlemesi, peptitleri, daha yüksek miktarda peptitlerin, veri toplama sırasında daha az miktarda peptitleri maskelemeyeceği şekilde tanımlamak için daha fazla dizileme kapasitesi derinliğine izin verir, bu da diğer protein sınıflarının tanımlanmasına izin verir. timsTOF kütle spektrometreleri, daha da derin dizileme ve bu koleksiyonda açıklanan numune hazırlama stratejilerinden peptitleri tespit etme şansını artırmak için peptitlerin ek bir ayrımı olarak sıvı kromatografisine ek olarak iyon hareketliliğini dahil ederek geleceği ileriye taşımaya yardımcı olacaktır. Proteomik alanı, biyolojik karmaşıklıkları ve işlevi anlamak için yeni numune hazırlama metodolojilerine, veri toplama için kütle spektrometrelerindeki ilerlemeye ve JUMPn gibi biyoinformatik analiz araçlarına dayalı olarak ilerlemeye devam edecektir.