[論文レビュー] Comprehensive Overview of Bottom-up Proteomics using Mass Spectrometry

Yuming Jiang, Rex Devasahayam Arokia Balaya+17 more|PubMed|Nov 13, 2023

Advanced Proteomics Techniques and Applications参考文献 765被引用数 8

ひとこと要約

この論文は、質量分析を用いたボトムアッププロテオミクスのワークフローを、 biochemistryの基本からデータ解釈と検証まで網羅的に概説します。

ABSTRACT

Proteomics is the large scale study of protein structure and function from biological systems through protein identification and quantification. "Shotgun proteomics" or "bottom-up proteomics" is the prevailing strategy, in which proteins are hydrolyzed into peptides that are analyzed by mass spectrometry. Proteomics studies can be applied to diverse studies ranging from simple protein identification to studies of proteoforms, protein-protein interactions, protein structural alterations, absolute and relative protein quantification, post-translational modifications, and protein stability. To enable this range of different experiments, there are diverse strategies for proteome analysis. The nuances of how proteomic workflows differ may be challenging to understand for new practitioners. Here, we provide a comprehensive overview of different proteomics methods to aid the novice and experienced researcher. We cover from biochemistry basics and protein extraction to biological interpretation and orthogonal validation. We expect this work to serve as a basic resource for new practitioners in the field of shotgun or bottom-up proteomics.

研究の動機と目的

• ボトムアッププロテオミクスを proteome 分析の多用途なアプローチとして研究する動機づけ。
• タンパク質とプロテオフォームを同定・定量するために用いられるプロテオミクス手法の範囲を要約。
• ワークフローの差異と実務的考慮事項について、初心者と経験者の両方に指針を提供。
• 生化学の概念をデータ解釈とショットガンプロテオミクスにおける直交的検証へ橋渡しする。

提案手法

• ボトムアッププロテオミクスに関連する生化学の基礎とタンパク質抽出を説明。
• ペプチド生成のための試料前処理と消化戦略を概説。
• ペプチド分析のための質量分析アプローチとデータ取得の考慮点を要約。
• データ解釈、タンパク質同定/定量、プロテオフォーム特性化を論じる。
• 翻訳後修飾、タンパク質間相互作用、安定性評価を強調。
• 初心者と専門家のための正交検証技術と実践的指針を提示。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現代研究で用いられる支配的なボトムアップ（ショットガン）プロテオミクスワークフローは何か。
• RQ2 単純な同定、定量、PTMs、プロテオフォームといった目的ごとに、プロテオミクス戦略はどう異なるか。
• RQ3 ショットガンプロテオミクスワークフローを初心者が導入する際の実践的指針と考慮点は何か。
• RQ4 プロテオミクスの発見を裏付ける共通の検証手法は何か。

主な発見

• 本研究は、生化学から生物学的解釈まで、さまざまなプロテオミクス手法を包括的に概説している。
• ボトムアップワークフローに不可欠なタンパク質抽出、消化、およびペプチドレベルの分析を扱う。
• 絶対定量と相対定量、PTMs、プロテオフォーム分析の戦略を説明する。
• ボトムアップの枠組みでのタンパク質間相互作用、構造変化、タンパク質の安定性を議論する。
• ショットガンプロテオミクスに不慣れな実務者を支援する正交検証と実践的指針を強調する。