Proteinlər genetik dəyişiklik, alternativ birləşmə və tərcümədən sonrakı dəyişikliklərin birləşməsindən irəli gələn müxtəlif proteoformlar kimi mövcuddur. Hal-hazırda mövcud metodlar bu mürəkkəbliyi bir molekul səviyyəsində təsvir etmək üçün mübarizə aparır. Burada proteoformların təkrar xəritələşdirilməsini təqdim edirik. Bu metod, fluorescent etiketlənmiş antikorlarla təkrar araşdırma yolu ilə milyonlarla milyardlarla bir qida molekullarının paralel sorğusunu təmin edir. Neyrodegenerativ xəstəliklərdə əsas protein olan tau-ya İterativ Xəritəçiliyi tətbiq etdik. 12 xüsusi antibodi istifadə etdik. Tau proteoform testində yüksək həssaslıq (proteoformların 0,1% bolluğu ilə aşkarlanması), yüksək reproduktivlik (variasiya orta koeficienti 3 dərəcə böyüklük) və sıx bağlı proteoform qruplarını həll etmək üçün ənənəvi texnikalardan üstünlük təşkil olunur. Organoidlər, siçan beyinləri və insan Alzheimer xəstəliyi nümunələrinin də daxil olmaqla müvafiq bioloji nümunələrin təhlili, 130 fərqli tau proteoform qrupunun altı qədər fosforilasiya hadisəsi ilə aşkar edildi. Bu fosforilasiya hadisələrinin təsadüfi olmayan paylanması təsadüfi, stoxast bir yığıncaqdan daha çox, düzəliş və sayt-specifik modifikasiya proseslərini göstərir. İterativ xəritəçilik, bir molekul səviyyəsində proteoform kompleksliyinə dair məlumatlar verir və bu, nevrodegenerativ xəstəliklərdə və daha da çox protein tənzimlənməsini başa düşmək üçün təsir edir.
Hüceyrələrin tənzimlənməsi protein sintezi, nəqliyyat, dəyişiklik və çöküş arasında mürəkkəb bir qarşılıqlı təsirdən irəli gəlir. Protein əsaslı tənzimlənmənin ən vacib aspektlərindən biri genetik polimorfizmlərin, RNA splice variantlarının, proteolytik emalın və bir çox translasiya sonrası dəyişikliklərin birləşməsi ilə yaranır ki, bu da birgə milyonlarla fərqli proteoformlar meydana gətirir1. Bu protein dəyişiklikləri bir proteinin strukturuna2, lokalizasiyaya3, qarşılıqlı təsirə4, sabitliyə5 və enzim funksiyasına4,6 təsir edə bilər. Bununla birlikdə, histonlar kimi bir neçə xüsusi nümunədən kənarda7, proteofomlar və ya proteofomların müxtəlif bir dəstinin hüceyrə funksiyasını necə idarə etdiyini çox az şey bilir. Əsas suallar qalır, o cümlədən: Mümkün olan qeyri-müəyyən proteofomların hansı sayı mövcuddur?, Bir protein molekulunun bir neçə dəyişikliyi əldə etdiyi bir sıra və vaxt varmı? və Molekula xeterojen proteofomların dəstləri hüceyrə davranışını idarə etmək üçün necə bir araya gəlir?
Çox sayda bilinməsinə baxmayaraq, son tədqiqatlar proteofom dəyişiklikləri və mürəkkəb bioloji proseslər arasında əlaqələrin yaradılmasına səbəb olub9,10,11. Proteoformlar həmçinin xərçəng və nevrodegenerativ xəstəliklərdə iştirak edib12. Nəticədə, elm adamları yalnız protein bolluğunun ölçülmələrinə güvənməkdənsə, proteinləri proteofom səviyyəsində öyrənmək zərurətini daha da vurğulayırlar13,14.
Proteofomların funksional təsirləri haqqında hazırda olan anlayış boşluğu onların ölçülməsi son dərəcə çətin olduğu üçün yaranır. Bu çətinliyin bir hissəsi həzm olmadan proteinləri ölçmək ehtiyacından irəli gəlir; aşağıdan yuxarı, tüfəng kütlə spektrometriyası (MS) kimi metodlar adətən proteinləri peptidlərə həzm edir və bununla da dəyişikliklərin birgə baş verdiyini müəyyən etmək üçün tələb olunan kontekstə pozulur. Bundan əlavə, proteoformlar adətən az bolluqda mövcuddur, bu da onları mürəkkəb bioloji matrislərdə birbaşa aşkar etmək çətinləşdirir və prefraksiya və ya zənginləşdirmə tələb edir15. Bu çətinlik, struktur baxımından oxşar proteofomları fərqləndirməyə çata bilməyən ənənəvi ayrılma texnikalarının məhdudlaşdırılması ilə daha da ağırlaşır16. Ayrı-ayrı vəziyyətdə də MS gücünə baxmayaraq, PTM-lərin müxtəlif yerlərdə meydana gəldiyi, lakin fərqlənə bilməyən kütlələrə səbəb olduğu və ya struktur izomerlərinin eyni parçalanma nümunələri olduğu izotopomerləri həll etmək üçün mübarizə aparır17. Nəhayət, insan proteofomlarının geniş istinad verilənlər bazası yoxdur, belə ki, yüksək keyfiyyətli məlumatlar mövcud olsa belə, etibarlı təyinat çətinləşir14. Birlikdə bu çətinliklər sistematik proteoformların kəşf edilməsinə və miqdarlaşdırılmasına mane olur və onların bioloji təsirini deşifre etmək səylərini yavaşlatır.
İndiyə qədər proteoformları ölçmək üçün ən çox yayılmış yanaşma, enzimli həzm olmadan sağlam proteinləri təhlil edən yuxarıdan aşağıya (TDMS) əsaslanıb. TDMS ardıcıllıq dəyişikliklərini müəyyən edə və yeni PTM və əlaqəli proteoformları aşkar edə bilər12. TDMS proteoformların, proteoform ailələrinin (bir gendən irəli gələn proteoformların dəstləri) və ya proteoform qruplarının (qoruşmuş proteoformların müəyyən edilmiş dəyişikliklər dəstini paylaşan qrupları) nisbi bolluğunu ölçmək üçün yüksək səmərəlidir (Gecirilmiş məlumatlar fig. 1) TDMS ümumiyyətlə milyonlarla molekulun ansambllarını təhlil edərək buna nail olur, lakin bu yanaşma hər izotopolog üçün bir neçə yük vəziyyətində siqnalların bozulması və xromatografik qətnamənin olmaması səbəbindən həssaslığın azalmasına səbəb olur18. Bu yaxınlarda proteofom ailələrinin aşkarlanmasını təmin edən tək-ion MS metodları19 tətbiq edilmişdir20. Bununla birlikdə, kütlə və ya ion hərəkətliliyi ilə ayrılmazdıqları proteoformları asanlıqla həll edə bilmirlər. Proteomika tədqiqatlarında böyük dəyərinə baxmayaraq, daha böyük proteinlərin təhlilinin çətinliyi daha kiçik proteinlərə qarşı kəşf tərəfini yaradır və TDMS iş axınlarının mürəkkəbliyi geniş tətbiq üçün praktikliyini məhdudlaşdırır.
Proteofom ölçməsinin inkişaf etdirilməsi üçün tək molekullu metodların yaranan bir sinifinin gözlənilməsinə baxılır. Tək molekul sayım metodları nadir proteoformları TDMS ilə hazırda əldə ediləndən daha sadə eksperimental iş axınları ilə son dərəcə həssas şəkildə ölçmək imkanı ilə nəzəri üstünlüklərə malikdir. Bundan əlavə, bir proteinin bir neçə sahəsində mövcud olan dəyişiklikləri araşdırmaq mümkündür21. Bir neçə tək molekullu peptid sekvensiyalaşdırma üsulları proteofomları ölçə bilməz, çünki onlar qurtuluq həzminə əsaslanır, MS22,23 tüfənginə bənzəyir. Lakin proteofom və proteofom qruplarının tək molekullu analizi üçün iki növ metod ortaya çıxdı: protein barmaq izi və proteofom qrupları.
Xülasə — davamını mənbədə oxuyun.
