蛋白质新的,更具体的分类系统可以帮助推进科学发现

Grad students in the Smith Lab study proteoforms on a computer.
More specific classification of proteins may advance scientific discovery – Grad students in the Smith Lab, Anthony Cesnik & Leah Schaffer, use their software, Proteoform Suite, to ID&quantify proteoforms at 威斯康星大学麦迪逊分校 Department of Chemistry. Photo by 塔特姆lyles轻弹

劳埃德·史密斯,在化学威斯康星 - 麦迪逊部门的大学教授认为,研究人员了解复杂的生物系统,他们需要有关于确切的分子形式,其中的蛋白质发生(proteoforms)较深的造诣。

“当你识别proteoform,你也确定它来自蛋白质。如果你知道proteoform,你知道有一个特定的分子结构上限定的分子,”史密斯补充说,基因编码的蛋白质,这往往是化学变化,产生各种不同的proteoforms是直接众多生物学功能。

与术语proteoform沿,史密斯创造了术语proteoform家族,其标识一组对应于由特定的基因由特定蛋白质proteoforms的。

他和尼尔湖凯莱赫,西北大学的化学家,最近发表在科学的观点文章中,称 proteoforms作为下一个蛋白质组学货币,即提倡的标识和命名过程的变化,并指出在人类健康和疾病这些分子的重要性。

史密斯和凯莱赫在2013年写信给自然的方法开始这次谈话,题为 proteoform:一个学期描述复杂的蛋白质,通过它,他们认为,许多是什么使机体功能是由蛋白质和它们proteoforms的,而不是由高基因数量,研究人员以前认为的。

从哈佛大学比达尔实验室,在史密斯的文章援引最近的遗传学研究,表明相同的蛋白质的两个变体可以带动生物学功能改变那些由完全不同的基因,由两种不同的蛋白质驱动。

“我们的首要目标是确定与特定基因相关蛋白变异的所有来源,”安东尼cesnik,高级研究生在史密斯的实验室说。 “我们希望看到的蛋白质组的隐藏功能,因为微妙的变化可以是参与不同类型的疾病的关键因素。”

揭示蛋白质和proteoforms的复杂性,需要大量的数据分析,可以是耗时的,但史密斯和他的学生在将这种能力与其他研究实验室看到价值。

“我们的目标是开发工具,生物学家可以用它来了解疾病,”莉娅谢弗,高级研究生在史密斯的实验室说。 “最新的技术识别样品中的蛋白质,但我们的实验室正在proteoforms鉴定。这一点很重要,因为他们可以有不同的生物学意义“。

因为科学家们开始了解各种生物功能的具体proteoforms的重要性,史密斯认为,有必要表征这些蛋白质和相关分子,分子细节。这样做意味着制定识别新的策略。

目前,大多数科学家使用“自底向上”的方法来蛋白质组学,这意味着它们使用酶裂解蛋白质成小块,然后识别所得到的部分。而这会导致分子的精确检测,它不产生充分proteoform的识别。

史密斯,凯莱赫和其他科学家的一小部分全球范围内采取自上而下的方法,以蛋白质组学,积极制定新的方法,以确定蛋白质及其proteoforms。

“在自上而下的蛋白质组学,当蛋白质被放入仪器,它是完整的。它打破除了在仪器上,所以我们可以肯定我们能检测一切都是从分子,” cesnik解释。 “这就像试图组装一个谜。如果从100块拼图碎片放在桌子上降落,它很难放在一起比,如果他们是分开的。”

“我的工作组在找到更好的方法来识别分子,”史密斯说,解释说,生物学家在他们目前在他们的系统中proteoforms的知识往往是有限的。 “所以,他们知道蛋白质是从哪个基因,但他们并不总是知道不同形式的蛋白质,或现在如何各是多少。”

正确识别一个proteoform且准确地定义其分子排列,史密斯认为,这是最好使用相结合的方法,而不是仅仅在中间消化步骤中,通过自底向上的识别使用依赖。

“我们目前使用的许多技术一起,其中包括RNA测序发现遗传变异和拼接的形式,让我们知道什么是生物能够制作;完整质量测量和自上而下碎片识别未知proteoforms,”史密斯补充说,他的研究小组正在创建一个目录中的分子。 “有很多涉及信息学,所以我的学生还编写计算机程序进行数据分析。”

用于识别蛋白质的设备可以评估在什么可能是一个漫长的过程,而不是涉及所有的蛋白质样品中的多个时间。史密斯的研究小组正致力于通过完整的质量过程改变这种状况。

“该仪器挑选最丰富的蛋白质和片段他们,但它没有足够的时间将其分解蛋白质的所有样品中,”谢弗说。 “我们开发的软件,需要完整的质量意见,并基于该质量,这意味着我们没有在这个过程中碎裂的蛋白质,使标识。”

沙弗指出,量化也是关键聚集在此过程中的信息。

“病变细胞可以有比健康细胞的特异性proteoforms的高或低的数字,而且我们有这些数应该是什么样的想法是很重要的,”她说。

目前,成千上万的实验室使用蛋白质和proteoforms的自下而上的评估,而只用自上而下的分析几百工作。史密斯和他的合作者想改变这种状况,帮助他人理解自上而下分析的好处,以及如何阐明许多proteoforms可导致更多的科学知识和发现。

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通过 塔特姆lyles轻弹  - 皇冠体育

这项研究是由健康的通过普通医学科学(r01gm114292,“完整proteoform定性和定量分析”)的国家研究所国家研究所(NIH)的资助。 cesnik是由美国国立卫生研究院(u24ca199347),并通过计算和信息培训计划(t15lm007359)的支持。谢弗是由生物技术培训计划(t32gm008349)的支持。