Mасспектрометрията в металопротеомиката граница между живото и неживото- граница между живото и неживотоКрум Бърдаров

СУ “Св. Климент Охридски”

Mасспектрометрията в металопротеомиката р р р- граница между живото и неживото

Крум БърдаровСУ “Св. Климент Охридски”р

Съдържание:

• Омикс технологии

• Протеомика MeталопротеомикаПротеомика• Елементен анализ

Meталопротеомика

ОМИКС ТЕХНОЛОГИИТЕ? СИСТЕМЕН (ИНТЕГРАЛЕН ИЛИ ХОЛИСТИЧЕН)

ПОДХОДТранскрипционни варианти предвиждат >100,000 кодирани протеини

Малки структурни промени могат да

ПОДХОД

Малки структурни промени могат да променят функцията на протеина

Сложността на протеина представлява повсеместно включване на > 200 посттранслационна модификации,включително фосфорилиране и гликолиза

Генома на всеки човек извършва около 250‐300 т. 

Метаболити (ниска мол. маса)

включително фосфорилиране и гликолизанар. “загуба на функция" мутации, които изваждат от строя гена, в които те се случват.

•Генетиката предоставя отпечатък/подробен и уникален план = какво може да се случи•Транскриптите предоставят план за действие това което изглежда да се случи•Транскриптите предоставят план за действие = това, което изглежда да се случи•Протеините са това, което го предизвикват да се случи•Метаболитите могат да разкажат историята = какво се е случило• А металите?

Ок Ф

ОМИКС ТЕХНОЛОГИИТЕ? Ел

захари

колн

ДНК (дезоксирибо‐ нуклеинова киселина) В нея се намират гените – около 2‐3%=25‐50 хиляди

БИОИНФОРМАТИКА лементзахарин

а2‐3%=25‐50 хиляди(ГЕНОМИКА)  

Белтъци(ПРОТЕОМИКА)

тивС

йони

мазнинисре

(ПРОТЕОМИКА)  

МЕТАБОЛИТИ(Вторично активни съединения 

вързанд

а~300 хиляди)•Феноли•Витамини•Алкалоиди

нафор •Органични киселини и др.рма

•Как работят гените, белтъците, метаболитите•Има ли разлика между тях при различните организми; какъв е тяхния състав и структура•Как те си взаимодействуват•Кой и как ги регулира•Кой и как ги регулира•Защо белтъците и вторичните метаболити са храна и лекарства, а ДНК не

“Омикс” технологиите – потенциалните отговори

‐Omics data: Enabling Arrow of

Функция наEnabling Arrow ofBioinformatics

Metabolomics

Products/Results живия организъм

из

ализ

F ti l G i

Proteomics Ковалентно свързани или координационно свързани

ен анал

чен ана

Genomics

Functional Genomics

Елементи в свързани форми 

рганич

е

органи

Неметали???

Virginia Bioinformatics Institute Метални йони в свободна или свързана форма

Й о н о мбио)Ор

био)НеНеметали???

ГенГеномиката е съвременно понятие за едновременно изследване (интегриран подход) потенциала на живата 

Й о н о м(б (б

р д р д ( р р д д) цклетка на равнище ген, с помощта на високите модерни технологии, включително и информационните технологии.

Протеомика  (Top‐down и botom‐up) Елементен анализ (LC/LA‐)ICP‐MS on/off line

Mасспектрaлните техники в омикс- технологиитеключови думи:

разделяне...... Идентификация........ Количествена оценкаЕдномерното пространство достатъчно ли е?Едномерното пространство достатъчно ли е?

Техники за раздреляне:ХроматографияХроматографияЕлектрофорезаКласически аналитични техники

Свобода за действие

МасспектрометрияЯМР

Mасспектрометрията в металопротеомиката р р р- граница между живото и неживото

Крум БърдаровСУ “Св. Климент Охридски”р

Съдържание:

• Омикс технологии

• Протеомика MeталопротеомикаПротеомика• Елементен анализ

Meталопротеомика

Протеомика  (Top‐down и botom‐up) Елементен анализ (LC/LA‐)ICP‐MS on/off line

И по специалмо протеомикатаИ по-специалмо протеомиката........Тop-down …. Дяволски трудно. Защо?

масс спектралнен анализ

или Bottom-up универсалният метод в проеомиката?

Протеомика  (Top‐down и botom‐up) Елементен анализ (LC/LA‐)ICP‐MS on/off line

Mасспектрaлните техники в омикс технологиитеMасспектрaлните техники в омикс- технологиите

Масспектрални техники MS

• висока чувствителност

Органична MS Неорганична MS

•селективност/специфичност

С•Структурна информация

• широк диапазон от

EI, CI, FABESI, APCI, APPIMALDI

ICP-MS(/МS)

раналити

• възможност за работа б !

MALDIИ други

с малки проби!

•Възможност за работа с много комплексни

Хроматограф + интерфейс

матрици

• куплиране с хроматография и

LC-MS (MSn) LC-ICP-MS хроматография и електрофореза GC-MS (MSn) GC-ICP-MS

Инструментален анализ на елементи Инструментален анализ на елементи -- свързани видове свързани видове

•nano?LC-ICP-MS

Инструментален анализ на елементи Инструментален анализ на елементи -- свързани видове свързани видове

• nanoLC-ICP-MS

•nanoLC-QТoF-AccMS+MS/MS

Mасспектрометрията в металопротеомиката р р р- граница между живото и неживото

Крум БърдаровСУ “Св. Климент Охридски” Metal ions play an indispensable role inр Metal ions play an indispensable role in

biology, enabling enzymes to perform their functions and lendingsupport to the structures of numerous

Съдържание:support to the structures of numerous macromolecules. Despite their prevalence and importance, the metalloproteomeis still relatively unexplored

• Омикс технологииis still relatively unexplored.

• Протеомика Meталопротеомика• Протеомика• Елементен анализ

Meталопротеомика

Meталопротеомика

Мястото на аналитиката и проблемите за да станеМястото на аналитиката и проблемите за да стане.....

Meталопротеомика

• изолиране на протеини от биологичната матрица• разделяне на протеините при запазване на връзката протеин-метал (SEC, GE, TLC…)– 1D разделяне

Н • елементен анализ..... На междинни фракции• ако е необходимо втора стъпка на разделяне 2D разделяне 2D • елементен анализ (Online) LC и/или LA –ICP-MS• Маркиране на протеини носещи а • Маркиране на протеини, носещи хетероелемент със себе си• Изолиране на протеина, представляващ интерес от

еомика

интерес • протеолиза (нарязване на протеина на парчета с помощта на специфични протеази, например трипсин)

m-u

p”про

р , р р р )• LC-MS/MS на продуктовите пептиди –идентифициране

“Bot

tom

Mасспектрометрията в металопротеомиката

- граница между живото и неживото

..Крум БърдаровКрум БърдаровКрум БърдаровКрум Бърдаров