2. Mасспектрометрията в металопротеомикатар р р
- граница между живото и неживото
Крум Бърдаров
СУ “Св. Климент Охридски”р
Съдържание:
• Омикс технологии
• Протеомика MeталопротеомикаПротеомика
• Елементен анализ
Meталопротеомика
3. ОМИКС ТЕХНОЛОГИИТЕ?
СИСТЕМЕН (ИНТЕГРАЛЕН ИЛИ ХОЛИСТИЧЕН)
ПОДХОД
Транскрипционни 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?
4. О
к Ф
ОМИКС ТЕХНОЛОГИИТЕ?
Е
л
захари
к
о
л
н
ДНК (дезоксирибо‐ нуклеинова
киселина)
В нея се намират гените – около
2‐3%=25‐50 хиляди
БИОИНФОРМАТИКА л
е
м
е
н
тзахарин
а
2‐3%=25‐50 хиляди
(ГЕНОМИКА)
Белтъци
(ПРОТЕОМИКА)
т
и
в
С
йони
мазнини
с
р
е
(ПРОТЕОМИКА)
МЕТАБОЛИТИ
(Вторично активни съединения
в
ъ
р
з
а
нд
а
~300 хиляди)
•Феноли
•Витамини
•Алкалоиди
н
а
ф
о
р •Органични киселини и др.
р
м
а
•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
5. “Омикс” технологиите – потенциалните отговори
‐Omics data:
Enabling Arrow of
Функция на
Enabling Arrow of
Bioinformatics
Metabolomics
Products/Results живия организъм
из
ализ
F ti l G i
Proteomics Ковалентно свързани или
координационно свързани
енанал
ченана
Genomics
Functional Genomics
Елементи в свързани форми
рганиче
органи
Неметали???
Virginia Bioinformatics Institute Метални йони в свободна или свързана форма
Й о н о м
био)Ор
био)Не
Неметали???
Ген
Геномиката 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) ц
клетка на равнище ген, с помощта на високите модерни технологии, включително и информационните
технологии.
6. Протеомика (Top‐down и botom‐up) Елементен анализ (LC/LA‐)ICP‐MS on/off line
Mасспектрaлните техники в омикс- технологиите
ключови думи:
разделяне...... Идентификация........ Количествена оценка
Едномерното пространство достатъчно ли е?Едномерното пространство достатъчно ли е?
Техники за раздреляне:
ХроматографияХроматография
Електрофореза
Класически аналитични техники
Свобода за действие
Масспектрометрия
ЯМР
7. Mасспектрометрията в металопротеомикатар р р
- граница между живото и неживото
Крум Бърдаров
СУ “Св. Климент Охридски”р
Съдържание:
• Омикс технологии
• Протеомика MeталопротеомикаПротеомика
• Елементен анализ
Meталопротеомика
10. Масспектрални
техники MS
• висока
чувствителност
Органична MS Неорганична MS
•селективност/специфи
чност
С•Структурна
информация
• широк диапазон от
EI, CI, FAB
ESI, APCI, APPI
MALDI
ICP-MS(/МS)
р
аналити
• възможност за работа
б !
MALDI
И 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
11. Инструментален анализ на елементиИнструментален анализ на елементи -- свързани видовесвързани видове
•nano?LC-ICP-MS
12. Инструментален анализ на елементиИнструментален анализ на елементи -- свързани видовесвързани видове
• nanoLC-ICP-MS
•nanoLC-QТoF-AccMS+MS/MS
13. Mасспектрометрията в металопротеомикатар р р
- граница между живото и неживото
Крум Бърдаров
СУ “Св. Климент Охридски”
Metal ions play an indispensable role in
р
Metal ions play an indispensable role in
biology, enabling enzymes to perform their
functions and lending
support to the structures of numerous
Съдържание:
support to the structures of numerous
macromolecules. Despite their prevalence
and importance, the metalloproteome
is still relatively unexplored
• Омикс технологии
is still relatively unexplored.
• Протеомика Meталопротеомика• Протеомика
• Елементен анализ
Meталопротеомика
15. 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 2Dразделяне 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
отеомика
интерес
• протеолиза (нарязване на протеина на
парчета с помощта на специфични
протеази, например трипсин)
m-up”про
р , р р р )
• LC-MS/MS на продуктовите пептиди –
идентифициране
“Bottom
