Объединение методов идентификации белков позволило определить 10 390 белков олигодендроцитов, которые могут стать факторами развития шизофрении. Масс-спектрометрия – это основной метод, благодаря которому можно «обозначить» белки. Однако, и он не лишен недостатков. Одна из ключевых проблем протеомики (науки о белках), заключается в проблеме различия белков, имеющих одинаковую массу, но различные структуры. И эту проблему решили в Университете Campinas (UNICAMP) в Бразилии, опубликовав результаты работы в Proteomics.
Олигодендроцит
Чтобы проще вникнуть в проблему, вставшую перед учёными, скажем пару слов об основах масс-спектрометрии: масс-спектрометр – основной аппарат, используемый в исследованиях такого типа, и он работает как весы, сортируя молекулы по их массе (точнее — сортируя ионизированные частицы по соотношению заряд-масса). Белки, выделенные из образцов (клеток), наносятся на специальную матрицу. После помещения в аппарат с помощью лазера они ионизируются и разделяются на маленькие фрагменты – пептиды. Затем они переводятся в газообразное состояние и в вакууме разгоняются, после чего попадают на детектор. Быстрее всего долетают те, у которых масса меньше. Определение масс множества пептидов и обработка полученной информации позволяют примерно установить структуру белка-источника.
И хотя вероятность того, что попадутся различные пептиды с одинаковой массой, крайне мала, такое всё-таки случается. В этой ситуации аппарат может «запутаться» и неверно определить белок-источник или вовсе не определить его. На решение этой проблемы и направили свои усилия исследователи из Бразилии.
Они решили использовать «предварительную сортировку» молекул перед подачей в аппарат. Для этого учёные использовали 2D-жидкостную хроматографию для разведения гидрофильных последовательностей от гидрофобных. Таким образом, сначала гидрофильные белки поступают в спектрометр, а самые гидрофобные остаются до последнего, уменьшая вероятность того, что две различные молекулы с эквивалентными массами будут интерпретироваться только одним прибором.
К концу эксперимента из 223 000 идентифицированных белков 10 390, принадлежащих олигодендроцитам, вошли в статью. Ученые, помимо всего, определили и их принадлежность к тем или иным процессам, в которых они принимают участие.
«Это похоже на решение головоломки с миллионами паззлов. Когда вы впервые открываете коробку, все они смешаны и перекрываются. Вы должны начать с их сортировки. Когда мы работаем с протеомикой, мы постоянно стремимся разрабатывать более совершенные методы сортировки», — объясняет Даниэль Мартинс-де-Суза (Daniel Martins-de-Souza), главы лаборатории нейропротеомики в Университете Campinas (UNICAMP) в Бразилии.
Объединение методов позволило значительно повысить количество и качество идентификации белков, что стало крупным шагом в масс-спектрометрии. Именно в олигодендроцитарной патологии сейчас видят ключ к шизофрении, поэтому олигодендроцитарный протеом очень важен для изучения.
Текст: Дарья Тюльганова
Ion Mobility-Enhanced Data-Independent Acquisitions Enable a Deep Proteomic Landscape of Oligodendrocytes by Juliana S. Cassoli, Caroline Brandão-Teles, Aline G. Santana, Gustavo H. M. F. Souza, Daniel Martins-de-Souza in Proteomics. Published November 2017.
DOI: 10.1002/pmic.201700209