proteomics
Download
Skip this Video
Download Presentation
Proteomics

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 36

Proteomics - PowerPoint PPT Presentation


  • 236 Views
  • Uploaded on

Proteomics . ΕΠΛ 450. Proteomics. Ανάλυση συνόλου πρωτεΐνης οργανισμού Δύο κατηγορίες: 1. Expression proteomics : Διαχωρισμός, μέτρηση, χαρακτηρισμός μεγάλου αριθμού πρωτεϊνών Αυτό γίνεται κυρίως με 2D-gel electrophoresis και mass spectrometry

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Proteomics ' - zwi


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
proteomics

Proteomics

ΕΠΛ 450

proteomics1
Proteomics
  • Ανάλυση συνόλου πρωτεΐνης οργανισμού
  • Δύο κατηγορίες:
  • 1. Expression proteomics: Διαχωρισμός, μέτρηση, χαρακτηρισμός μεγάλου αριθμού πρωτεϊνών
  • Αυτό γίνεταικυρίως με 2D-gel electrophoresis και mass spectrometry
  • Υπάρχουν και μεθόδοι με protein chip arrays
  • Expressionproteomics καταγράφουν τις πρωτεΐνες που εκφράζονται σε ένα τύπο κυττάρων ή ιστού
proteomics2
Proteomics
  • 2. Cellmapproteomics
  • Ανάλυση και χαρακτηρισμός της διάδρασης των πρωτεϊνών
  • Η αναγνώριση της θέσης των πρωτεϊνών και ποιες πρωτεΐνες δημιουργούν συμπλέγματα στο χώρο βοηθά στην
  • εύρεση της λειτουργίας
  • αναπαράσταση μονοπατιών κυττάρων
  • αναπαράσταση του δικτύου στα κύτταρα
slide4
Βιοπληροφορική
  • Χρειάζεται για την ανάλυση και μετάφραση των δεδομένων από πειράματα proteomics
  • Δημιουργία βάσεων δεδομένων
  • Αλγόριθμοι και στατιστικά tests
  • Imaging δεδομένων
  • Σύγκριση αποτελεσμάτων από μεθόδους 2D-gel και χρήση massspectrometry δεδομένων για αναζήτηση σε βάσεις δεδομένων
proteome
Proteome
  • Ολόκληρη η ποσότητα πρωτεΐνης σε ένα οργανισμό ονομάζεται proteome
  • Εκατοντάδες χιλιάδες πρωτεΐνες
  • Αντιστοιχία με το γονιδίωμα (genome)
  • Proteome είναι πιο πολύπλοκο από το γονιδίωμα
  • Κάθε γονίδιο μπορεί να πράξει πολλά διαφορετικά mRNAs( διακοπή σε διαφορετικά σημεία, διαφορετική χρήση promoters)
  • Κάθε mRNA μπορεί να δώσει διαφορετική πρωτεΐνη
proteome1
Proteome
  • Οι πρωτεΐνες στη συνέχεια μπορεί να τροποποιηθούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους
  • posttranslationalmodifications
  • Πολλές περισσότερες πρωτεΐνες από τα γονίδια
  • Το σύνολο των πρωτεϊνών σε ένα κύτταρο εξαρτάται από τον τύπο του κυττάρου και το περιβάλλον του
  • Όλα τα κύτταρα έχουν ένα σύνολο βασικών πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για επιβίωση
  • και ένα σύνολο από πρωτεΐνες με εξειδικευμένες λειτουργίες
proteome2
Γιατί μελετάμε το proteome
  • Οι πρωτεΐνες και όχι το mRNA εκτελούν τις λειτουργίες του γονιδίου
  • Ακόμα και αν έχουμε διαθέσιμο όλο το γονιδίωμα του οργανισμού πολύ λίγες πληροφορίες μπορούμε να έχουμε για τις πρωτεΐνες που δημιουργούνται
  • Δεν ξέρουμε πως οι πρωτεΐνες αντιδρούν μεταξύ τους, πως τις επεξεργάζεται το κύτταρο
  • Για να καταλάβουμε τη λειτουργία τους πρέπει να μελετήσουμε απευθείας τις πρωτεΐνες
proteome3
Πως γίνεται η μελέτη του proteome
  • Δύο κατηγορίες μελέτης
  • Expressionproteomics
  • Αναγνώριση των πρωτεϊνών στο proteome του οργανισμού
  • Εφαρμογές: εύρεση περιοχών ασθενειων, drugtargets
  • Cellmapproteomics
  • protein-proteininteractions
proteomics3
Τεχνολογικές πλατφόρμες proteomics
  • Toproteome στα κύτταρα περιέχει χιλιάδες πρωτεΐνες που διαφέρουν σε περιεκτικότητα
  • Απαραίτητες διαδικασίες είναι:
  • Διαχωρισμός των πρωτεϊνών που αποτελούν το μείγμα - Τεχνολογίες διαχωρισμού πρωτεϊνών
  • Χαρακτηρισμός των πρωτεϊνών που αποτελούν το μείγμα - Τεχνολογίες χαρακτηρισμού πρωτεϊνών
slide10
Τεχνολογίες διαχωρισμού πρωτεινών
  • Διαχωρισμός πρωτεϊνών στο μείγμα σε ξεχωριστές πρωτεΐνες
  • Κάθε πρωτεΐνη βρίσκεται με διαφορετική περιεκτικότητα στο μείγμα
  • Διαχωρισμός βάση περιεκτικότητας που πρέπει να είναι ευαίσθητος να βρίσκει και πρωτείνες που έχουν πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε σχέση με τις άλλες στο κύτταρο
2d gel electrophoresis
2D-gel electrophoresis
  • Τεχνολογία από το 1975
  • Το μείγμα πρωτεϊνών τοποθετείται πάνω σε ένα gel και χωρίζεται με isoelectricfocusing στην πρώτη του διάσταση βάσει φόρτισης
  • Οι πρωτεΐνες μεταναστεύουν σε ένα σημείο όπου δεν είναι πλέον φορτισμένες και χαμηλώνει το ph τους
  • Οι πρωτεΐνες χωρίζονται περαιτέρω στη δεύτερη διάσταση ανάλογα με τη μοριακή τους μάζα, βάσει μεγέθους
  • Το gel μετά διαβάζεται και οι πρωτεΐνες αποκαλύπτονται σαν patterns από τελείες
slide12
Περιορισμοί
  • Αν και είναι η πιο διαδεδομένη μέθοδος έχει προβλήματα στην παρουσίαση των αποτελεσμάτων, την ευαισθησία και την αναπαραγωγή του πειράματος
  • Σε ένα πείραμα δεν μπορούμε να χωρίσουμε όλες τις πρωτεΐνες
  • Τελείες στο σχήμα μπορεί να αποτελούν μικρότερο μείγμα πρωτεϊνών κι όχι πρωτεΐνες ατομικές
  • Τα πειράματα δεν μπορούν αν επαναληφθούν για να γίνει σύγκριση μεταξύ διαφορετικών συνθηκών πειράματος
slide15
Εφαρμογές πληροφορικής
  • Δημιουργία βάσης δεδομένων για αυτά τα δεδομένα
  • Ανάλυση εικόνας για αναγνώριση μέτρηση των spots
  • Σύγκριση plots για αναγνώριση ίδιων spots
  • Διασύνδεση των δεδομένων αυτών με άλλες πηγές δεδομένων
slide16
Τεχνολογίες χαρακτηρισμού πρωτεινών
  • Αν και ο διαχωρισμός των πρωτεϊνών γινόταν από το 1975 η επόμενη διαδικασία, του χαρακτηρισμού των πρωτεϊνών δεν ήταν εφικτή
  • Δεν υπήρχαν μέθοδοι για να χαρακτηρίσουν τις πρωτεΐνες στα 2D gels
  • Υπήρχαν πολύ λίγες ακολουθίες πρωτεϊνών στις βάσεις δεδομένων για σύγκριση
  • Το πρόβλημα με τις βάσεις δεδομένων λύθηκε τα τελευταία 20 χρόνια με τα sequencingprojects
  • Η πιο διαδεδομένη τεχνική για χαρακτηρισμό πρωτεϊνών είναι η τεχνική massspectrometry
mass spectrometry
Mass spectrometry
  • Μέτρηση μοριακού φάσματος
  • Βασική Ιδέα: αναγνώριση μορίων βάσει μετρήσεων ακριβείας του ratio της μάζας/ φόρτισης τους
  • (m/z) ratio.
  • 1. Τοποθετείται το μόριο στη συσκευή μέτρησης
  • 2. Το μόριο φορτίζεται
  • 3. Καταγράφεται η επιτάχυνση του σε ένα μαγνητικό πεδίο
  • 4. Υπολογίζεται το πηλίκο, m/z ratio, και αναγνωρίζεται το μόριο
ass spectrometry
Μass Spectrometry
  • Καταμετρούνται οι μάζες των μορίων ενός δείγματος
  • Οι πιο διαδεδομένες διαδικασίες είναι:
  • Peptide mass fingerprinting (PMF)
  • Fragment ion Searching
  • DE novo sequencing of peptide ladders
peptide mass fingerprinting
Peptide mass fingerprinting
  • Επιτυχημένη διαδικασία σε δείγματα με πρωτεΐνες που έχουν περίπου την ίδια περιεκτικότητα
  • Ανάλυση ατομικών spots από την διαδικασία 2D-gel
  • Το δείγμα πρωτεΐνης πρώτα συνδυάζεται με το ένζυμο trypsin δημιουργώντας trypsicpeptides
  • Τα νέα πεπτίδια αναλύονται και οι μάζες του κάθε πεπτιδίου δίνεται με ακρίβεια
  • Τα αποτελέσματα χρησιμοποιούνται σαν query σε πρωτεϊνικές βάσεις δεδομένων όπως SWISSPROT
  • Αν μια πρωτεΐνη ανήκει στη βάση δεδομένων γίνεται η αναγνώριση της βάσει του συνδυασμού των πρωτεϊνών με την trypsin
slide22
Κύρια σημεία για τη μέθοδο
  • Παίρνει γνωστές πρωτεΐνες, τις διασπά και τοποθετεί κομμάτια που παρατηρούνται συχνά στις βάσεις δεδομένων ώστε να μπορούν να αναγνωριστούν με αναζητήσεις στο μέλλον
  • Φτιάχνει τις άγνωστες πρωτεΐνες ως εξής:
  • Τις κόβει με ένζυμα (trypsin) και συγκρίνει τα κομμάτια με βάση δεδομένων
  • Υπολογίζει στην συνέχεια από τη βάση δεδομένων την ακολουθία που θα μπορούσε να δημιουργήσει εκείνα τα κομμάτια που παρατηρήθηκαν
slide23
Εφαρμογές πληροφορικής
  • Διαχείριση των δεδομένων των πειραμάτων
  • Δημιουργία databases για ανακάλυψη κομματιών (fragmentidentification - databaselookup)
  • Δημιουργία αλγορίθμων για την επαναδημιουργία της ακολουθίας βάσει των κομματιών που υπάρχουν
  • Assemblyofproteinsbasedonpeptidefragments)
  • • Συγχώνευση με άλλες πηγές δεδομένων
slide24
Προβλήματα μεθόδου
  • Δεν μπορούν να αναγνωριστούν όλες οι πρωτεΐνες γιατί η μέθοδος βασίζεται στην διαθεσιμότητα ολόκληρης της ακολουθίας της πρωτεΐνης σε βάσεις δεδομένων
  • Η μέθοδος είναι επιτυχημένη για γονιδιώματα που ολόκληρη η ακολουθία είναι γνωστή και υπάρχουν περιορισμένα posttranslationalmodification
  • Στο ανθρώπινο γονιδίωμα έχουμε πάρα πολλές αλλαγές στις πρωτεΐνες μετά την μετάφραση
  • Δυσκολεύει τη διαδικασία
slide25
Προβλήματα μεθόδου
  • SNPs
  • Στο ανθρώπινο γονιδίωμα 1 SNP κάθε kilobase
  • Θα υπάρχουν 3,000,000 διαφορές σε βάσεις ανάμεσα σε δύο ανθρώπους
  • Τα SNPs βρίσκονται πιο πολύ σε noncodingregions, αλλά υπάρχουν και σε codingregions
  • Αν και πολλά που βρίσκονται σε codingregions δίνουν synonymouschanges
  • υπάρχουν 50000 πολυμορφισμοί αμινοξέων σε ένα ανθρώπινο γονιδίωμα
  • Οι ακολουθίες που διαφέρουν σε SNP θα διαφέρουν και σε μάζα
  • Δεν θα τις βρίσκουμε στη βάση δεδομένων
protein chips
Protein chips
  • Μικροσκοπικές συσκευές στις οποίες τοποθετούνται πρωτεΐνες ή άλλες ουσίες που δεσμεύουν πρωτεΐνες
  • Χρησιμοποιούνται για να διαχωρίσουν πρωτείνες
  • και για να τις χαρακτηρίσουν
  • Για ανακάλυψη νέων πρωτεϊνών-denovoproteinannotation- η τεχνολογία αυτή συνδυάζεται με τη μέθοδο massspectrometry
protein chips1
Πλεονεκτήματα protein chips
  • Μικρό μέγεθος
  • Ευκολία δημιουργία πειράματος
  • Με ένα πείραμα υπάρχουν πολλά δεδομένα όπως και με DNA arrays που έχουμε δει
  • Παρόμοια με DNA arrays χρειάζονται μέθοδοι για
  • ανάλυση εικόνας
  • μέτρησηsignal και normalization
  • σύγκριση διαφόρων θέσεων spots
  • κατηγοριοποίηση - clustering
protein chips2
Είδη protein chips
  • Antibodychips
  • Αντισώματα τοποθετούνται πάνω στο γυαλί και χρησιμοποιούνται για να ανιχνευθούν και να μετρηθούν συγκεκριμένες πρωτεΐνες σε ένα μείγμα
  • Antigenchips
  • Το αντίστροφο των chips με αντισώματα. Πρωτεΐνες βρίσκονται πάνω στο γυαλί και χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση και μέτρηση αντισωμάτων μέσα σε ένα δείγμα
protein chips3
Είδη protein chips
  • Universal protein arrays
  • Συσκευές που περιέχουν οποιαδήποτε πρωτείνη στο γυαλί και χρησιμεύουν στην ανίχνευση άλλων ή στην εύρεση διάδρασης πρωτεϊνών μεταξύ τους. Η ανίχνευση γίνεται με labeling των πρωτεϊνών ή με ανίχνευση αλλαγών στην επιφάνεια του γυαλιού
  • Proteincapturechips
  • Δεν περιέχουν πρωτεΐνες αλλά μόρια που αλληλεπιδρούν με πρωτεΐνες με στόχο την απλοποίηση των πρωτεϊνικών μειγμάτων
expression proteomics
Εφαρμογές expression proteomics
  • Διάγνωση καρκίνου από expression των πρωτεϊνών
  • Αναγνώριση περιοχών ασθένειας με χρήση MS δεδομένων από ασθενή και υγιή δείγματα
  • Φαρμακευτική βιομηχανία
  • Μέτρηση τοξικότητας φαρμάκων
  • Ποιες είναι οι παρενέργειες ενός φαρμάκου σε κυτταρικό επίπεδο
cell map proteomics
Εφαρμογές cell map proteomics
  • Για την αλληλεπίδραση των πρωτεϊνών θεωρείται δεδομένο ότι οι πρωτεΐνες σπάνια δουλεύουν μόνες αλλά είναι μέρη μιας μεγαλύτερης ομάδας
  • Οι ομάδες μπορεί να αποτελούνται από πολλές πρωτεΐνες ή από πρωτεΐνες και άλλες ουσίες
  • Μας ενδιαφέρει η εύρεση του τρόπου σύνδεσης και αλληλεπίδρασης των πρωτεϊνών στο κύτταρο
protein interaction
Μεθόδοι protein interaction
  • Η ανακάλυψη πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν γίνεται με:
  • γενετικές μεθόδους (supressormutations)
  • βιοχημικές μεθόδους (cross-linkingmethods)
  • κύτταρο βιολογικές μεθόδους (fluorescenceresonanceenergytransfer)
  • ατομικές μεθόδους (X-ray crystallography, NuclearMagneticResonance)
protein interaction1
Μεθόδοι protein interaction
  • Με συνδυασμό MS δεδομένων ανακαλύφθηκαν διάφορα proteincomplexes
  • Από αυτά, βρέθηκαν κάποιες ομάδες πρωτεϊνών που εμφανίζονται συχνά μαζί
  • Αυτές συνδέονται μεταξύ τους
  • Μας δίνονται στοιχεία για το δίκτυο στο κύτταρο
  • Υπάρχουν και ορθόλογαcomplexes ανάμεσα σε δυο οργανισμούς, έχουν την ίδια λειτουργία
slide34
Γράφοι
  • Πληροφορίες για τον τρόπο που συνδέονται οι πρωτεΐνες απεικονίζονται συνήθως με γράφους
  • Οι ακμές είναι οι φυσικές συνδέσεις μεταξύ τους
  • Χρειάζονται μέθοδοι πληροφορικής για να παρουσιαστεί η πολυπλοκότητα των γράφων αυτών
  • Ενσωμάτωση των πληροφοριών αυτών στις βάσεις δεδομένων
ad