Si definisce PROTEOMA l insieme di tutte le componenti proteiche di una cellula, un tessuto, un organismo...!



Documenti analoghi
PROTEOMA. Si definisce proteoma il complemento. tempo- e cellulo- specifico del genoma.

REPLICAZIONE DEL DNA

Recent gene discoveries and applications in cancer FUNCTIONAL GENOMICS:

2. Analisi dei segmenti a. Frammentare le subunità in peptidi

v = velocità di migrazione della proteina in un campo elettrico E = forza del campo elettrico z = carica netta della proteina 3500 V catod o

Continua. Peptidasi H 2 O

Cos è uno spettrometro di massa

Functional Genomics in Cancer Genetics

Spettrometria di massa

La Spettrometria di Massa nello Studio di Proteine e Peptidi

Spettrometria di Massa applicata alla PROTEOMICA

Rivelazione, identificazione, caratterizzazione strutturale

METODI IN PROTEOMICA DIFFERENZIALE

Ø Gel Elettroforesi (GE) Ø Spettrometria di Massa (MS)

Peptidi-1 Peptidi-2 1

Si dividono in: N-glicosilate (su Asparagina) O-glicosilate (su Serina o Treonina. Raramente su Tirosina, idrossiprolina, idrossilisina)

Proteomica: Gel bidimensionale e Sistemi di Spettrometria di Massa

Il metabolismo dell RNA. Prof. Savino; dispense di Biologia Molecolare, Corso di Laurea in Biotecnologie

SAGE: Serial Analysis of Gene Expression

Le proteine. Polimeri composto da 20 diversi aminoacidi

De-constructing and Reconstructing. Life. (smontare e costruire oggetti biologici)

G. Licini, Università di Padova. La riproduzione a fini commerciali è vietata

amminico è legato all atomo di carbonio immediatamente adiacente al gruppo carbonilico e hanno la seguente

Determinazione della composizione elementare dello ione molecolare. Metodo dell abbondanza isotopica. Misure di massa esatta

DNA - RNA. Nucleotide = Gruppo Fosforico + Zucchero Pentoso + Base Azotata. Le unità fondamentali costituenti il DNA e l RNA sono i Nucleotidi.

ANALISI POST-GENOMICHE TRASCRITTOMA: CONTENUTO DI RNA DI UNA CELLULA.

mediante proteasi industriali

Polimorfismi LEZIONE 6. By NA 1

Traduzione dell informazione genetica (1)

Modello del collasso idrofobico. Il folding è facilitato dalla presenza di chaperons molecolari quali le Heat Shock Proteins, Hsp70 e Hsp60

Bioinformatica (1) Introduzione. Dott. Alessandro Laganà

La Proteomica e sue applicazioni in Microbiologia. M.FAVARATO ULSS 13 MIRANO (VE) Pordenone 05 maggio 2012

Dal DNA all RNA. La trascrizione nei procarioti e negli eucarioti

I marcatori molecolari. Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria Corso di Genetica Agraria Giovanna Attene

Sistema di filtrazione abbinato ad una pompa del vuoto. Sistema semplice per la filtrazione

PERCHE I BATTERI HANNO SUCCESSO

Applicazioni biotecnologiche in systems biology

PRINCIPALI TIPI DI PCR a) PRINCIPALI TIPI DI PCR b)

Vettori di espressione

Analisi della struttura primaria delle proteine

Legami chimici. Covalente. Legami deboli

Il DNA e la duplicazione cellulare. Acidi nucleici: DNA, materiale ereditario

Mediatore chimico. Recettore. Trasduzione del segnale. Risposta della cellula

Una proteina qualsiasi assume costantemente un unica conformazione ben definita, cui è legata la sua azione biologica.

Metodi di conta microbica

Regolazione dell espressione genica EUCARIOTI

Macromolecole Biologiche. I domini (III)

TAVOLA DI PROGRAMMAZIONE PER GRUPPI DIDATTICI

3.3. UMAMI NEGLI ALIMENTI

LA TRADUZIONE E IL CODICE GENETICO

Struttura secondaria

REGIONE DEL VENETO AZIENDA UNITA LOCALE SOCIO SANITARIA N. 6 VICENZA PROVVEDIMENTO DEL DIRIGENTE RESPONSABILE

C). Quindi, con la spettroscopia NMR, le informazioni sulla struttura molecolare vengono dedotte osservando il comportamento dei nuclei atomici.

Biosintesi non ribosomiale di metaboliti peptidici bioattivi

dieta vengono convertiti in composti dei corpi chetonici.

CORSO DI AGGIORNAMENTO PER GLI INSEGNANTI DELLE SCUOLE MEDIE SUPERIORI INGEGNERIA GENETICA E SUE APPLICAZIONI

COS E LA PROTEOMICA? The total PROTEIN complement of a GENOME Proteoma proteine codificate modificazioni post-traduzionali

Meccanismo tio-templato delle NRPS

Il DNA e la cellula. Versione 2.3. Versione italiana. ELLS European Learning Laboratory for the Life Sciences

Il nobel per l interferenza dell RNA

Corso di Formazione Genopom-Pro. Dr.ssa Angela Flagiello

Le cellule eucariotiche svolgono durante la loro vita una serie ordinata di eventi che costituiscono il Ciclo Cellulare

Regolazione redox nel cloroplasto

GENOMA. c varia da pochi kb nei virus a milioni di kb in piante e animali

Prof. Maria Nicola GADALETA

Molecular basis of the X-linked Dyskeratosis disease: insights from Drosophila

Tecniche biofisiche basate su nanopori

L enigma del XXI secolo: decifrare il codice della vita

eucarioti Cellula umana contiene circa geni

ELETTROFORESI SU GEL

DOMANDA FREQUENTE: QUALE E LA FUNZIONE DI UNA CERTA PROTEINA? SI AUMENTA O SI DIMINUISCE L ESPRESSIONE DELLA PROTEINA

SEQUENZIAMENTO DEL DNA

Elettroforesi. Elettroforesi: processo per cui molecole cariche si separano in un campo elettrico a causa della loro diversa mobilita.

Allegato 1. COD_TD2 ATTIVITA PRESTAZIONALI PER CIASCUN PROFILO

Dal DNA alle proteine: La trascrizione e la traduzione

Il differenziamento cellulare

Mutagenesi: introduzione di alterazioni in una sequenza nucleotidica. Mutagenesi random: le mutazioni avvengono a caso su un tratto di DNA.

Struttura delle proteine

I gruppi R differenziano i 20 amminoacidi standard. Tratto da D. Voet, G. Voet e C.W. Pratt Fondamenti di biochimica

«Fiera delle idee» PO FESR SICILIA Catania, 31 gennaio 2017, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Catania

MFN0366-A1 (I. Perroteau) -traduzione e indirizzamento delle proteine. Solo per uso didattico, vietata la riproduzione, la diffusione o la vendita

Isolamento e purificazione di DNA e RNA. -Separare gli acidi nucleici da altri componenti cellulari (lipidi e proteine)

Corso di Biologia Molecolare

Bioinformatica: DNA e Algoritmi

SINTESI PROTEICA. Replicazione. Trascrizione. Traduzione

Nel muscolo un incremento della concentrazione di Ca 2+ attiva la glicogenolisi.

Rappresentazione dei Dati Biologici

Cromatografia Dal greco chroma : colore, graphein : scrivere 1903 Mikhail Twsett (pigmenti vegetali su carta)

Struttura e funzione dei geni. Paolo Edomi - Genetica

La Spettrometria di Massa nello Studio di Proteine e Peptidi

Metabolismo: Introduzione

Principi di proteomica. Elettroforesi bidimensionale e spettrometria di massa: determinazione del proteoma

Elementi di Bioinformatica. Genomica. Introduzione

immagine Biologia applicata alla ricerca bio-medica Materiale Didattico Docente: Di Bernardo

CORSO DI GENETICA. Roberto Piergentili. Università di Urbino Carlo Bo INGEGNERIA GENETICA

Epithelial-Mesenchymal Transition in Cancer. Relevance of Periostin Splice Variants

SINTESI DELL RNA. Replicazione. Trascrizione. Traduzione

La regolazione genica nei eucarioti

Tabelle Pivot - DISPENSE

Transcript:

Cos è il PROTEOMA?! Si definisce PROTEOMA l insieme di tutte le componenti proteiche di una cellula, un tessuto, un organismo...! Studiare il proteoma di una cellula quindi vuol dire:! elencare tutte le proteine nella cellula! confrontare le proteine presenti a diversi stadi di sviluppo! studiare tutte le modificazioni post-traduzionali,.. (es fosfoproteoma)! studiare tutte le possibili interazioni proteina-proteina (proteoma dei complessi)! confrontare le proteine in condizioni fisiologiche e patologiche (desease proteomics, clinical proteomics)! studiare l attività delle diverse proteine! studiare la struttura delle diverse proteine (structural proteomics)! PROBLEMI PRINCIPALI! complessità del quadro proteico! variabilità del quadro proteico! bassa quantità della componente proteica!

Componenti molecolari di una! cellula di Escherichia coli! Percento approssimato Numero approssimato! del peso totale di specie molecolari! della cellula diverse! Acqua 70 1! Proteine 15 3000! Acidi nucleici! DNA 1 1! RNA 6 >3000! Polisaccaridi 3 5! Lipidi 2 20! Subunità! monomeriche e! Intermedi 2 500! Ioni inorganici 1 20!

B. LEWIN, IL GENE - Edizione compatta, Zanichelli Editore S.p.A. Copyright 2007

- Il proteoma è molto + complesso del genoma. Ad esempio 1 gene può codificare fino a 50 differenti proteine.! ~ 21 000 human genes alternative splicing of mrna 2-5 fold increase post-translational modifications of proteins (PTMs) 5-10 fold increase ~ 1'000'000 human proteins ~ 80 to 100 000 human transcripts Protein complexity!

Why proteomics? La velocità di sintesi delle proteine è diversa in tessuti e cellule diverse e a seconda della sua attività.! one genome due proteomi Indovina la differenza!! La concentrazione delle proteine è diversa

Why proteomics? La concentrazione proteica varia in funzione di:

PROTEOMICS APPLICATIONS Proteogenomics Biomarkers discovery Phosphoproteomics Glycoproteomics Nitroproteomics Quantitative proteomics Application in nutritional science Toxicoproteomics Metabolomics Analysis of patterns, complexes and pathways Innovative biomaterials

Un solo approccio.. A Bruker MALDI TOF-TOF autoflex III * ThermoFisher LTQ Orbitrap Velos ETD and nano HPLC Ultimate 3000 Dionex Procise Applied Biosystems

pi= carica nulla!

Sensibilità dell ordine dei 5-10 ng

Metodo analitico per misurare esattamente il PM

Sample! +! _!

337 nm UV laser! Fluid (no salt)! +! _! cyano-hydroxy! cinnamic acid! MALDI! Gold tip needle! ESI!

aspirin!

53! 6! 54! 3! 4! 5! 1! 2! 10! 8! 9! 22! 11! 14! 15! 23! 17! 16! 20! 19! 18! 25! 24! 47! 52! 27! 29! 50! Quali proteine sono presenti nel mio campione?! 31! 34! 35!

Sequence! Mass (M+H)! Tryptic Fragments! >Protein 1! acedfhsakdfqea! sdfpkivtmeeewe! ndadnfekqwfe! acedfhsak! dfgeasdfpk! ivtmeeewendadnfek! gwfe! >Protein 2! acekdfhsadfqea! sdfpkivtmeeewe! nkdadnfeqwfe! >Protein 3! acedfhsadfqeka! sdfpkivtmeeewe! ndakdnfeqwfe! acek! dfhsadfgeasdfpk! ivtmeeewenk! dadnfeqwfe! acedfhsadfgek! asdfpk! ivtmeeewendak! dnfegwfe!

Sequence! Mass (M+H)! Mass Spectrum! >Protein 1! acedfhsakdfqea! sdfpkivtmeeewe! ndadnfekqwfe! 4842.05! >Protein 2! acekdfhsadfqea! sdfpkivtmeeewe! nkdadnfeqwfe! >Protein 3! acedfhsadfqeka! sdfpkivtmeeewe! ndakdnfeqwfe! 4842.05! 4842.05!

Trypsin!!! XXX[KR]--[!P]XXX! Chymotrypsin!! XX[FYW]--[!P]XXX! Lys C!!! XXXXXK-- XXXXX! Asp N endo!! XXXXXD-- XXXXX! CNBr!!! XXXXXM--XXXXX! K-Lysine, R-Arginine, F-Phenylalanine, Y-Tyrosine,! W-Tryptophan,D-Aspartic Acid, M-Methionine, P-Proline!

Enzima molto stabile Lavora in un ampio range di ph e T. E abbastanza specifico nel taglio Produce peptidi di PM ideale per analisi di massa E poco costoso Produce picchi di autolisi che si usano come std interni 1045.56, 1106.03, 1126.03, 1940.94, 2211.10, 2225.12, 2283.18, 2299.18

546 aa! 60 kda; 57 461 Da pi = 4.75! >RBME00320 Contig0311_1089618_1091255 EC-mopA 60 KDa chaperonin GroEL! MAAKDVKFGR TAREKMLRGV DILADAVKVT LGPKGRNVVI EKSFGAPRIT KDGVSVAKEV! ELEDKFENMG AQMLREVASK TNDTAGDGTT TATVLGQAIV QEGAKAVAAG MNPMDLKRGI! DLAVNEVVAE LLKKAKKINT SEEVAQVGTI SANGEAEIGK MIAEAMQKVG NEGVITVEEA! KTAETELEVV EGMQFDRGYL SPYFVTNPEK MVADLEDAYI LLHEKKLSNL QALLPVLEAV! VQTSKPLLII AEDVEGEALA TLVVNKLRGG LKIAAVKAPG FGDCRKAMLE DIAILTGGQV! ISEDLGIKLE SVTLDMLGRA KKVSISKENT TIVDGAGQKA EIDARVGQIK QQIEETTSDY! DREKLQERLA KLAGGVAVIR VGGATEVEVK EKKDRVDDAL NATRAAVEEG IVAGGGTALL! RASTKITAKG VNADQEAGIN IVRRAIQAPA RQITTNAGEE ASVIVGKILE NTSETFGYNT! ANGEYGDLIS LGIVDPVKVV RTALQNAASV AGLLITTEAM IAELPKKDAA PAGMPGGMGG! MGGMDF!

Trypsin yields 47 peptides (theoretically)! Peptide masses in Da:! 501.3! 533.3! 544.3! 545.3! 614.4! 634.3!!! 674.3! 675.4! 701.4! 726.4! 822.4! 855.5!!! 861.4! 879.4! 921.5! 953.4! 974.5! 988.5!!! 1000.6! 1196.6! 1217.6! 1228.5! 1232.6! 1233.7!!! 1249.6! 1249.6! 1344.7! 1455.8! 1484.6! 1514.8!!! 1582.9! 1583.9! 1616.8! 1726.7! 1759.9! 1775.9!!! 1790.6! 1853.9! 1869.9! 2286.2! 2302.2! 2317.2!!! 2419.2! 2526.4! 2542.4! 3329.6! 4211.4!!! http://us.expasy.org/tools/peptide-mass.html!

1007! 1199! 2211 (trp)! 609! 450! 698! 1940 (trp)! 2098! 500 1000 1500 2000 2500!

Query Masses Database Mass List Results! 450.2201! 609.3667! 698.3100! 1007.5391! 1199.4916! 2098.9909! 450.2017 (P21234)! 609.2667 (P12345)! 664.3300 (P89212)! 1007.4251 (P12345)! 1114.4416 (P89212)! 1183.5266 (P12345)! 1300.5116 (P21234)! 1407.6462 (P21234)! 1526.6211 (P89212)! 1593.7101 (P89212)! 1740.7501 (P21234)! 2098.8909 (P12345)! 2 Unknown masses! 1 hit on P21234! 3 hits on P12345! Conclude the query! protein is P12345!

PeptIdent (ExPasy)! Mascot (Matrix Science)! MS-Fit (Prospector; UCSF)! ProFound (Proteometrics)! MOWSE (HGMP)! Human Genome Mapping Project! Mascot! theoretical! Protein ID! experimental!

2DE gel Intact protein Experimental proteolytic peptides Experimental MS COMPUTER SEARCH DNA sequence database Protein sequence database Theoretical proteolytic peptides Theorectical MS Susana Cristobal Bioinformatik, 4p. KTH

E necessario che la proteina sia presente in banca dati Picchi spuri possono dare problemi nel riconoscimento La precisione e l accuratezza del dato di massa è un fattore critico Generalmente si riescono ad identificare circa il 40% degli spots di un gel

P.M. 43 KDa Componente del ribosoma coinvolta nella biosintesi proteica Abbondante in S. aureus Simile alla Ribosomal protein S2 in Neurospora caninum, proteina immunodominante

Innovative biomaterials! BIAS BioInspired Adhesives for Surgery Università degli Studi di Milano Bicocca Department of Biotecnology and Biosciences Department of Material Science Department of Surgical Sciences Università di Milano Deparment of Animal Pathology Hygiene and Public Health Max-Planck Institute for Metal research University of Idaho Department of Biological Science Monogenoid ean parasite! Protein S1!? form the glue! Protein S2! Protein S3 detaching enzyme!

Quali sono le proprietà della mia proteina?!

MODIFICAZIONI DI PEPTIDI E PROTEINE -redox Cys! -fosforilazioni (-OH di Ser Thr Tyr)! -amidazioni (c-terminale)! -deamidazioni ( Asn Asp Gln Glu)! -adenilazioni (AMP) e uridilazioni (-OH di Ser e Tyr)! -ADP-ribosilazione (Arg, Cys, Glu)! -idrossilazioni (aa aromatici)! -metilazioni -O-CH 3! -CO-O- CH 3!! -NH-CH 3! -ossidazioni (Met)!

Phosphorylation of Sic1 by CK2 in budding yeast cells (A) 2-D silver-stained gel of Sic1 immunopurified from elutriated cells with 0.90 of budding index (yeast strain 4245 Sic1-HA). Spots 1 and 2 are indicated (upper panel). After treatment with alkaline phosphatase only the spot 1 was detected (lower panel). (B) MALDI-TOF spectra of the spot 2 of Sic1 pooled from five individual gels. A peak at 2235.65 m/z corresponding to peptide 198 216 was indicated. Inset shows that after phosphatase treatment the non-phosphorylated peak at 2156.55 m/z was identified. BBRC 346 (2006) 786-793!

Lysine specific histone demethylase 1 (LSD1): tissue specificity and phosphorylation pattern of the LSD1-8a isoform! LSD1 contributes to chromatin remodeling by specifically removing methyl groups from Lys4 of histone H3. The E8a containing isoforms are detected only in brain tissues and contributes to neurite morphogenesis! LSD1-2a/8a! LSD1-2a! LSD1-8a! LSD1! 8a 2a! 8a! Asp Thr Val Lys! 1-876aa! 1-872aa! 1-856aa! 1-852aa!

E importante identificare il sito della modifica?! NO 2! P! Tyr 17! Tyr 376! NO 2! N- terminal! C- terminal!

!!! TAU PROTEIN! Pathological conditions! Nitration of TAU protein is linked to neurodegeneration in tauopathies (Alzheimer s disease, lateral sclerosis, Huntington s disease,.)! Physiological conditions! TAU is nitrated in PC12 cells after NGF-induced differentiation! TAU is nitrated in rat and mouse brain! Nitration is a novel modification involved in modulation of cytoskeleton stability! TAU_MOUSE Tyr17 Tyr488 Tyr601 Tyr685 // TAU_RAT Tyr17 Tyr507 Tyr620 Tyr704 Tyr432 hτ40_human Tyr29 Tyr197 Tyr310 Tyr394 // Neurochem Res. 33 (2008), 518-525! TAU green / anti NOTYR red / DAPI blue!

-solubilità diversa delle proteine! -la 2D NON separa tutte le proteine! -molte proteine sono poco espresse (es. chinasi)! -proteine non presenti in banca dati NON possono essere identificate! -ci possono essere più isoforme! -non esiste una tecnica analoga all PCR x campioni poco abbondanti!

Fractionation &! Isolation! 2-DE! Liquid! Chromatography! Peptides! Characterization! Mass Spectrometry! Identification! Post Translational modifications! Quantification! Database Search! MALDI-TOF MS! µ-(lc)-esi-ms/ms!

Protein Mixture! Tandem Mass Spectrometer! Digestion! 2D Chromatography! Peptide Mixture! RP! SCX! > 1,000 Proteins Identified! MS/MS Spectrum! SEQUEST! DTASelect & Contrast!

337 nm UV laser! cyano-hydroxy! cinnaminic acid! MALDI!

Normal! Tumor!

BIBLIOGRAFIA! Methods in Molecular Biology Basic protein and peptide protocols - Vol. 32! John M, Walker ed.! Methods in Molecular Biology 2-D proteome analysis protocols Vol 112! Andrew J. Link ed.! K. Wilson, J. Walker Metodologia Biochimica, Raffaello Cortina Editore, Milano! NATURE INSIGHT PROTEOMICS - 422, 183-237 (2003)! Riviste:! Electrophoresis! Methods in Enzymology! Analytical Biochemistry! Proteomics! Journal of mass spectrometry! Journal of proteome research! Links utili:! http://www.expasy.org! http://www.accessexcellence.org/ab/ba! http://www.abdn.ac.uk/~mmb023/www_f.htm! http://www.harefield.nthames.nhs.uk/nhli/protein/other_sites.html!

CID: Collision-Induced Dissociation! CAD: Collision Activated Dissociation! Cella di collisione! m/z! Gas di collisione! Lo ione entra nella cella di collisione!

CID: Collision-Induced Dissociation! CAD: Collision Activated Dissociation! Collisione! Cella di collisione! m/z! Gas di collisione! Lo ione collide con una molecola di gas presente nella cella di collisione!

CID: Collision-Induced Dissociation! CAD: Collision Activated Dissociation! Cella di collisione! Molecola attivata! m/z! Gas di collisione! Lo ione passa ad uno stato attivato (energia dell urto)!

CID: Collision-Induced Dissociation! CAD: Collision Activated Dissociation! Cella di collisione! Frammenti! (m/z) 1! (m/z) 2! (m/z) 3! N! Gas di collisione! Lo ione Dissipa l energia frammentandosi!

CID: Collision-Induced Dissociation! CAD: Collision Activated Dissociation! Cella di collisione! Frammenti! N! (m/z) 3! (m/z) 2! (m/z) 1! MS! Gas di collisione! Gli ioni generatisi per frammentazione possono! essere analizzati dal secondo analizzatore!

His 6 - Cdc34 S130A 123 SVLISIVA 130 LLE 133 Cell Cycle 7 (2008), 1-12!