펩타이드 질량 지문

Peptide-mass fingerprint

생체정보학에서 펩타이드 질량 지문 또는 펩타이드 질량 지도는 분석 중인 소화 단백질에서 유래한 펩타이드 혼합물의 질량 스펙트럼이다.질량 스펙트럼은 단백질을 [1]식별할 수 있는 패턴이라는 점에서 지문 역할을 한다.1993년에 개발된 펩타이드 질량 지문을 형성하는 방법은 단백질을 분리하여 개별 펩타이드로 분해하고 어떤 형태의 질량 [2]분석법을 통해 펩타이드 질량을 결정하는 것이다.일단 형성되면, 펩타이드 덩어리의 지문이 데이터베이스에서 관련된 단백질 또는 심지어 게놈 서열을 검색하는데 사용될 수 있으며, 이것은 단백질 코드 유전자의 [3]주석을 위한 강력한 도구가 됩니다.

대량 지문의 주요 장점 중 하나는 펩타이드 염기서열 분석보다 수행 속도가 훨씬 빠르지만 결과는 동등하게 [4]유용하다는 것입니다.단점으로는 분석을 위한 단일 단백질의 필요성과 적어도 유의한 호몰로지를 가진 단백질 배열이 데이터베이스에 위치해야 하는 요건이 있다.지문을 형성할 때 개별 펩타이드 질량을 측정하기 때문에 다른 단백질의 혼합물은 신뢰할 수 없는 결과를 낳을 수 있다.따라서 표본 준비는 공정에서 중요한 단계입니다.그래도 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있는 경우 검색 중인 데이터베이스에 일치하는 펩타이드 배열이 있어야 결과가 유용합니다.[5]

샘플 준비

SDS-PAGE겔전기영동

질량분석으로 분석하기 전에 단백질을 정확하게 분리하여 소화시켜야 한다.분리되지 않으면 결과는 두 개 이상의 단백질의 혼합을 나타내므로 단백질 식별에 신뢰할 수 없습니다.이러한 민감성 때문에 샘플 준비는 펩타이드 질량의 지문을 형성하는데 가장 중요한 단계일 수 있습니다.

특정 단백질의 분리는 대부분 겔 전기영동의 형태를 통해 이루어지며, 이 형태에서는 단백질이 크기에 따라 분리되고 이후 추가 조제를 위해 추출될 수 있다.그러나 액체 크로마토그래피로도 분리될 수 있다.이 방법은 또한 단백질을 [6]크기에 따라 분리한다.

개별 단백질이 분리되면 분광계에 의한 추가 분석을 위해 소화 및 분화가 필요합니다.이것은 트립신과 키모트립신과 [7]같은 단백질 분해 효소를 첨가함으로써 이루어진다.

분리 단계와 소화 단계를 모두 결합하는 또 다른 방법은 단백질을 동시에 분리 및 분류하는 전기영동의 한 형태인 SDS-PAGE이다.

분광 분석

소화된 단백질은 ESI-TOF 또는 MALDI-TOF와 같은 다양한 유형의 질량 분석기로 분석할 수 있으며, MALDI-TOF는 높은 시료 처리량을 제공하며 MS/[8]MS 분석에 의해 보완될 경우 단일 실험에서 여러 단백질을 분석할 수 있기 때문에 종종 선호되는 기구이다.

질량 스펙트럼의 예

매트릭스 어시스턴스 레이저 탈착 이온화(MALDI)에서 단편화된 펩타이드 시료를 매트릭스 상에 로드하고 고에너지 레이저를 사용하여 이온화한다.그런 다음 파편화된 이온은 분광계를 통과하는 비행 시간(TOF)에 기초한 질량 대 전하 비율로 분리됩니다.그런 다음 종종 4극 이온 [9]트랩을 사용하여 탠덤 질량 분석으로 더 세분화되고 재분석될 수 있지만 탠덤 [10]비행 시간에도 가능하다.

질량 분석계로부터 수신된 출력은 피크 목록 형식으로 제공됩니다.이 스펙트럼은 샘플에 존재하는 펩타이드 조각의 질량과 상대적인 함량을 나타낸다.표시된 것과 같은 스펙트럼을 읽을 때 단백질의 가능한 모든 주요 분할을 고려해야 한다.그러면 이 단편들의 질량은 스펙트럼의 피크에 있는 숫자와 관련이 있을 것이다.자체적으로는 어느 정도 분석이 가능하지만 펩타이드 질량 지문을 형성할 때 데이터베이스 검색을 통해 피크 리스트를 실행하여 상동 펩타이드 배열을 구한다.

컴퓨터 데이터베이스 분석

스펙트로메트릭 수단을 통해 얻은 피크 리스트는 소프트웨어 [11]마스코트를 이용한 데이터베이스 검색에서 쿼리로 사용된다.마스코트 소프트웨어는 유의한 펩타이드 배열 상동성을 찾는 알고리즘을 사용하여 결과에 따라 샘플에서 통계적으로 가장 가능성이 높은 단백질을 제시합니다.

검색을 수행할 때 검색할 데이터베이스를 많이 선택합니다.이러한 데이터베이스에는 특히 사람, 쥐, 효모와 같은 잘 특징지어진 유기체를 연구할 때 자주 사용되는 Swissprot와 보다 일반적이고 강력한 검색을 위한 NCBInr이 포함된다.

MASCOT 소프트웨어 사용에 대한 자세한 튜토리얼은 아래 링크를 참조하십시오.

적용들

펩타이드 질량의 지문은 단백질학 연구에서 상당히 널리 사용되고 있다.필드에서의 사용 방법의 구체적인 예는 다음과 같습니다.

내정신성 효모에서 아밀라아제 및 셀룰라아제 활성 선별 및 특성 분석

이 연구의 저자들은 낮은 온도에서 어떤 효모가 신진대사로 활성화되어 더 추운 산업 공정에서 사용될 수 있는지 확인하려고 했다.그들은 서로 다른 온도에서 배지에서 다양한 효모를 키웠고, 그리고 나서 겔에서 단백질을 분리하고 각각의 밴드를 지문으로 찍음으로써 효소 활성을 결정했어요.데이터베이스 검색을 통해 그들은 관심 있는 효소를 발견했고 낮은 [12]온도에서 더 높은 활성을 가진 두 개의 개별 효모를 발견했습니다.

APOA-I: 제1화 정신분열증의 대사 부작용에 대한 새로운 바이오마커 가능성

본 연구의 저자는 정신분열증 환자의 약물 리스페리돈의 대사에 미치는 영향을 결정하기 위해 노력했다.리스페리돈이 대사부작용을 하지 않는 것을 발견한 후, 그들은 대조군과 실험군에서 막 단백질의 포도당과 지질수송을 MALDI-TOF와 지문 채취에 의해 테스트했다.그 결과 지문이 바뀌어 단백질의 접힘 정도가 변화했다.그래서 그들은 리스페리돈이 환자의 [13]세포막에 있는 포도당과 지질 수송 단백질에 부정적인 영향을 미친다는 결론을 내렸다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 생물과학에서의 질량분석
  2. ^ James, P.; Quadroni, M.; Carafoli, E.; Gonnet, G. (1993-08-31). "Protein identification by mass profile fingerprinting". Biochemical and Biophysical Research Communications. 195 (1): 58–64. doi:10.1006/bbrc.1993.2009. ISSN 0006-291X. PMID 8363627.
  3. ^ Cottrell, J. S. (1994-06-01). "Protein identification by peptide mass fingerprinting". Peptide Research. 7 (3): 115–124. ISSN 1040-5704. PMID 8081066.
  4. ^ Pappin, D. J.; Hojrup, P.; Bleasby, A. J. (1993-06-01). "Rapid identification of proteins by peptide-mass fingerprinting". Current Biology. 3 (6): 327–332. doi:10.1016/0960-9822(93)90195-t. ISSN 0960-9822. PMID 15335725. S2CID 40203243.
  5. ^ Henzel, William J; Watanabe, Colin; Stults, John T (2003-09-01). "Protein identification: the origins of peptide mass fingerprinting". Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 14 (9): 931–942. doi:10.1016/S1044-0305(03)00214-9. PMID 12954162.
  6. ^ "EMBnet node Switzerland" (PDF). www.ch.embnet.org. Retrieved 2016-04-11.
  7. ^ Yates, J. R.; Speicher, S.; Griffin, P. R.; Hunkapiller, T. (1993-11-01). "Peptide mass maps: a highly informative approach to protein identification". Analytical Biochemistry. 214 (2): 397–408. doi:10.1006/abio.1993.1514. ISSN 0003-2697. PMID 8109726.
  8. ^ Yates, J. R. (1998-01-01). "Mass spectrometry and the age of the proteome". Journal of Mass Spectrometry. 33 (1): 1–19. Bibcode:1998JMSp...33....1Y. doi:10.1002/(SICI)1096-9888(199801)33:1<1::AID-JMS624>3.0.CO;2-9. ISSN 1076-5174. PMID 9449829.
  9. ^ Ahmed, Farid E. (2008-12-01). "Utility of mass spectrometry for proteome analysis: part I. Conceptual and experimental approaches". Expert Review of Proteomics. 5 (6): 841–864. doi:10.1586/14789450.5.6.841. ISSN 1744-8387. PMID 19086863. S2CID 38574652.
  10. ^ Vestal, Marvin L.; Campbell, Jennifer M. (2005-01-01). Tandem time-of-flight mass spectrometry. Methods in Enzymology. Vol. 402. pp. 79–108. doi:10.1016/S0076-6879(05)02003-3. ISBN 9780121828073. ISSN 0076-6879. PMID 16401507.
  11. ^ Wright, James C.; Collins, Mark O.; Yu, Lu; Käll, Lukas; Brosch, Markus; Choudhary, Jyoti S. (2012-08-01). "Enhanced peptide identification by electron transfer dissociation using an improved Mascot Percolator". Molecular & Cellular Proteomics. 11 (8): 478–491. doi:10.1074/mcp.O111.014522. ISSN 1535-9484. PMC 3412976. PMID 22493177.
  12. ^ Carrasco, Mario; Villarreal, Pablo; Barahona, Salvador; Alcaíno, Jennifer; Cifuentes, Víctor; Baeza, Marcelo (2016-02-19). "Screening and characterization of amylase and cellulase activities in psychrotolerant yeasts". BMC Microbiology. 16: 21. doi:10.1186/s12866-016-0640-8. ISSN 1471-2180. PMC 4759947. PMID 26895625.
  13. ^ Song, Xueqin; Li, Xue; Gao, Jinsong; Zhao, Jingping; Li, Youhui; Fan, Xiaoduo; Lv, Luxian (2014-04-07). "APOA-I: A Possible Novel Biomarker for Metabolic Side Effects in First Episode Schizophrenia". PLOS ONE. 9 (4): e93902. Bibcode:2014PLoSO...993902S. doi:10.1371/journal.pone.0093902. ISSN 1932-6203. PMC 3978061. PMID 24710015.

외부 링크