Forskere kan regne med forbedret proteomikmetode

Hver celle i kroppen indeholder tusindvis af forskellige proteinmolekyler, og de kan ændre denne sammensætning, når de bliver induceret til at udføre en bestemt opgave eller konvertere til en anden celletype. At forstå hvordan celler fungerer afhænger af proteomik, evnen til at måle alle ændringer i en celles proteinkomponenter.

I en nylig afhandling offentliggjort i tidsskriftet Analytisk kemi , Martin Wühr og kolleger ved Princeton Universitys afdeling for molekylærbiologi beskrev en forbedret metode til nøjagtigt at tælle de proteiner, der er til stede i en celle under forskellige omstændigheder.

Det grundlæggende værktøj til at tælle proteiner er en maskine kaldet et massespektrometer. Celleprøver kan køres gennem denne type instrument én ad gangen, men det er besværligt, og det kan være svært at opdage ændringer mellem forskellige prøver. En alternativ fremgangsmåde er at mærke alle proteinerne i en bestemt prøve med et unikt "isobarisk" tag. Flere prøver - op til 11 - kan derefter blandes sammen og køres gennem massespektrometeret på samme tid, med det isobariske mærke, der fungerer som en identificerende stregkode, der fortæller forskeren, hvilken prøve proteinet oprindeligt kom fra. Dette fremskynder tingene og gør det lettere at kvantificere eventuelle ændringer i proteinsammensætningen af ​​forskellige prøver.

"Imidlertid, med den enkleste version af isobarisk tagging, kendt som TMT-MS2, der er store vanskeligheder med at skelne virkelige signaler fra baggrundsstøj, " Wühr forklarer. "Det gør udlæsningerne upålidelige og kun semi-kvantitative."

En mere kompleks version af isobarisk tagging, kaldet TMT-MS3, kan forbedre dette signal-til-støj-problem, men det er langsommere og mindre følsomt. I øvrigt, den er afhængig af en meget dyrere type massespektrometer uden for rækkevidde af de fleste forskere.

Mens han var postdoc ved Harvard University, Wühr udviklede en anden tilgang til isobarisk tagging, der løste signal-til-støj-problemet, mens den forblev kompatibel med billigere, bredt tilgængelige massespektrometre. Men teknikken - kendt som TMTc - var ikke uden sine egne problemer, især en mangel på præcision, der gjorde det svært at opnå ensartede resultater.

I deres seneste Analytisk kemi papir, Wühr og to af hans kandidatstuderende, Matthew Sonnett og Eyan Yeung, beskrev en forbedret version af TMTc, som de kaldte TMTc+. Ved at ændre, hvordan celleprøverne forberedes, og ændre computeralgoritmen, der udtrækker data fra massespektrometeret, Wühr og kolleger var i stand til at adressere mange af begrænsningerne forbundet med de forskellige metoder til isobarisk tagging.

"TMtc+-metoden er i en slags sweet spot sammenlignet med de andre metoder, " siger Wühr. "Det giver enestående målenøjagtighed og præcision, det er mindst lige så følsomt som enhver anden metode, og den er kompatibel med omkring ti gange flere massespektrometre end TMT-MS3."

Naturligt, Wühr siger, der er stadig plads til forbedringer. TMTc+ tillader kun at køre maksimalt 5 prøver på samme tid, og påvisningen af ​​proteiner i disse prøver er relativt ineffektiv. Begge disse problemer kan løses ved at udvikle nye typer isobariske tags. "Vi er nødt til at udforske det kemiske rum i disse tags og finde dem, der fungerer rigtig godt, " siger Wühr. "Til dette formål, vi har startet et samarbejde med Carell-gruppen, eksperter i organisk kemi ved LMU München, og allerede udgivet et proof of principle papir. Til sidst, disse bestræbelser bør føre til en tilgang, der vil give forskere mulighed for at tælle hvert protein i en celle, når det ændrer dets form og funktion."