[논문 리뷰] Comprehensive Overview of Bottom-up Proteomics using Mass Spectrometry

Yuming Jiang, Rex Devasahayam Arokia Balaya외 17명|PubMed|2023. 11. 13.

Advanced Proteomics Techniques and Applications참고 문헌 765인용 수 8

한 줄 요약

본 논문은 질량분석을 이용한 bottom-up proteomics 워크플로우에 대한 포괄적 개요를 생화학 기본에서 데이터 해석 및 검증까지 다룬다.

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.

연구 동기 및 목표

• 연구를 proteome 분석을 위한 다재다능한 접근법으로서의 bottom-up proteomics 연구를 고무한다.
• 프로테오믹스 방법의 범위를 요약하여 단백질 및 프로테오폼의 식별과 정량에 대해 설명한다.
• 워크플로 차이점과 실무 고려사항에 대해 초보자와 숙련 연구자 모두를 위한 지침을 제공한다.
• 샷건 프로테omics에서 생화학의 개념을 데이터 해석 및 직교 검증으로 연결한다.

제안 방법

• 바텀업 프로테오믹스와 관련된 생화학 기초 및 단백질 추출을 설명한다.
• 펩타이트 생성을 위한 샘플 준비 및 소화 전략을 개괄한다.
• 펩타이드 분석을 위한 질량분석 접근법과 데이터 취득 관련 고려사항을 요약한다.
• 데이터 해석, 단백질 식별/정량화 및 proteoform 특성화를 다룬다.
• 후성 번역 수정, 단백질-단백질 상호작용 및 안정성 평가를 강조한다.
• 초보자와 전문가를 위한 직교 검증 기법 및 실무 지침을 제시한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현대 연구에서 사용되는 지배적인 bottom-up (shotgun) proteomics 워크플로우는 무엇인가?
• RQ2 단순 식별, 정량화, PTM 및 proteoforms와 같은 목표에 따라 프로테오믹스 전략이 어떻게 다른가?
• RQ3 초보자들이 shotgun proteomics 워크플로우를 채택하는 데 도움이 되는 실용적 지침과 고려사항은 무엇인가?
• RQ4 프로테오믹스 발견을 뒷받침하기 위한 일반적인 검증 접근법은 무엇인가?

주요 결과

• 이 연구는 생화학에서 생물학적 해석까지 다양한 프로테오믹스 방법에 대한 포괄적 개요를 제공한다.
• 단백질 추출, 소화 및 펩타이드 수준 분석은 bottom-up 워크플로우에 필수적임을 다룬다.
• 절대적 및 상대적 정량화, PTMs 및 proteoform 분석을 위한 전략을 설명한다.
• 바텀업 프레임워크 내에서 단백질-단백질 상호작용, 구조적 변화 및 단백질 안정성에 대해 논의한다.
• 샷건 프로테오믹스에 처음 접하는 실무자들을 돕기 위한 직교 검증 및 실무 지침의 중요성을 강조한다.