Пептидная спектральная библиотека

Библиотека пептидных спектров представляет собой тщательно подобранную, аннотированную и неизбыточную коллекцию/базу данных ЖХ-МС /МС спектров пептидов . Одним из важных преимуществ библиотеки пептидных спектров является использование в качестве консенсусных шаблонов, поддерживающих идентификацию пептидов и белков на основе корреляции между шаблонами с экспериментальными спектрами. ^{[ нужна ссылка ]}

Одним из потенциальных применений пептидных спектральных библиотек является идентификация новых, неизвестных в настоящее время масс-спектров . Здесь спектры из библиотеки сравниваются с новыми спектрами, и если совпадение найдено, неизвестным спектрам можно присвоить идентичность известного пептида в библиотеке.

Спектральные библиотеки используются для идентификации масс-спектров малых молекул с 1980-х годов. ^{[ 1 ]} На заре протеомики дробовика пионерские исследования показали, что аналогичный подход может быть применим в протеомике дробовика для идентификации пептидов/белков. ^{[ 2 ]}

Протеомика дробовика

Современные приборы тандемной масс-спектрометрии (МС) сочетают в себе характеристики быстрого рабочего цикла, исключительную чувствительность и беспрецедентную точность измерения массы. Тандемная масс-спектрометрия идеально подходит для крупномасштабной идентификации и количественного определения белков в сложных биологических системах. При подходе протеомики дробовика белки в сложной смеси перевариваются протеолитическими ферментами, такими как трипсин . Впоследствии одно или несколько хроматографических для разделения полученных пептидов применяют разделений, которые затем ионизируют и анализируют в масс-спектрометре . Чтобы получить тандемные масс-спектры, конкретный предшественник пептида выделяют и фрагментируют в масс-спектрометре; записывают масс-спектры, соответствующие фрагментам предшественника пептида. Тандемные масс-спектры содержат конкретную информацию о последовательности предшественника пептида, которая может помочь в идентификации пептида/белка.

Идентификация белка посредством поиска в базе данных последовательностей

Поиск в базе данных последовательностей в настоящее время широко используется для идентификации белков на основе масс-спектров. В этом подходе база данных белковых последовательностей используется для расчета всех предполагаемых пептидов-кандидатов в заданных условиях (протеолитические ферменты, неправильное расщепление, посттрансляционные модификации ). Системы поиска последовательностей используют различные эвристики для прогнозирования характера фрагментации каждого пептида-кандидата. Такие производные модели используются в качестве шаблонов для поиска достаточно близкого совпадения в экспериментальных масс-спектрах, что служит основой для идентификации пептида/белка. Для этой практики было разработано множество инструментов, которые позволили сделать множество прошлых открытий, например SEQUEST , ^{[ 3 ]} Талисман . ^{[ 4 ]}

Недостатки рабочего процесса поиска в базе данных последовательностей

Из-за сложной природы фрагментации пептида в масс-спектрометре картины фрагментации производных не могут воспроизвести экспериментальные масс-спектры, особенно относительные интенсивности между отдельными фрагментами. ^{[ нужна ссылка ]} Таким образом, поиск в базе данных последовательностей сталкивается с узким местом ограниченной специфичности. Поиск в базе данных последовательностей также требует обширного пространства поиска, которое до сих пор не может охватить все возможности динамики пептидов, демонстрируя ограниченную эффективность посттрансляционных модификаций). Процесс поиска иногда медленный и требует дорогостоящих высокопроизводительных компьютеров. Кроме того, характер поиска в базе данных последовательностей разъединяет исследовательские открытия между разными группами или в разное время.

Преимущества и ограничения

Во-первых, значительно уменьшенное пространство поиска уменьшит время поиска. Во-вторых, за счет полного использования всех спектральных характеристик, включая относительную интенсивность фрагментов, нейтральные потери от фрагментов и различных дополнительных конкретных фрагментов, процесс поиска спектров будет более конкретным и, как правило, обеспечит лучшее различение между истинными и ложными совпадениями. ^{[ нужна ссылка ]}

Поиск в спектральных библиотеках неприменим в ситуации, когда целью является открытие новых пептидов или белков. Однако все больше и больше высококачественных масс-спектров приобретается благодаря коллективному вкладу научного сообщества, которое будет постоянно расширять охват библиотек пептидных спектров.

Исследовательские библиотеки, ориентированные на сообщества

Для библиотеки пептидных спектров достижение максимального охвата является долгосрочной целью, даже при поддержке научного сообщества и постоянно развивающихся протеомных технологий. ^{[ нужна ссылка ]} Однако оптимизация конкретного модуля библиотеки пептидных спектров является более достижимой целью, например, белков в конкретной органелле или белков, соответствующих определенному биологическому фенотипу. Например, исследователь, изучающий митохондриальный протеом, скорее всего, сосредоточится на анализе белковых модулей внутри митохондрий . Библиотека спектров пептидов, ориентированная на исследовательское сообщество, комплексно поддерживает целевые исследования для конкретного исследовательского сообщества. ^{[ нужна ссылка ]}

Ссылки

^ Домокос Л., Хеннберг Д. и Вейманн Б. 1984. Компьютерная идентификация соединений путем сравнения масс-спектров. Анальный. Хим. Акта 165:61-74.
^ Йейтс, Дж. Р., 3-й, Морган, С. Ф., Гатлин, К. Л., Гриффин, П. Р. и Энг, Дж. К. 1998. Метод сравнения спектров диссоциации пептидов, вызванных столкновениями: возможности для поиска в библиотеке и субтрактивного анализа. Анальный. Chem., 70:3557-3565.
^ Энг, Дж.К. и др. (1994)Подход к корреляции тандемных масс-спектральных данных пептидов с аминокислотными последовательностями в базе данных белков. Дж. Ам. Соц. Масс-спектр., 5,976-989.
^ Перкинс, Д.Н. и др. (1999)Вероятностная идентификация белков путем поиска в базе данных последовательностей с использованием данных масс-спектрометрии. Электрофорез, 20, 3551-3567.

Внешние ссылки

[1] Домокос Л., Хеннберг Д. и Вейманн Б. 1984. Компьютерная идентификация соединений путем сравнения масс-спектров. Анальный. Хим. Акта 165:61-74.

[2] Йейтс, Дж. Р., 3-й, Морган, С. Ф., Гатлин, К. Л., Гриффин, П. Р. и Энг, Дж. К. 1998. Метод сравнения спектров диссоциации пептидов, вызванных столкновениями: возможности для поиска в библиотеке и субтрактивного анализа. Анальный. Chem., 70:3557-3565.

[3] Энг, Дж.К. и др. (1994)Подход к корреляции тандемных масс-спектральных данных пептидов с аминокислотными последовательностями в базе данных белков. Дж. Ам. Соц. Масс-спектр., 5,976-989.

[4] Перкинс, Д.Н. и др. (1999)Вероятностная идентификация белков путем поиска в базе данных последовательностей с использованием данных масс-спектрометрии. Электрофорез, 20, 3551-3567.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]