Les protéines sont les abeilles ouvrières de la cellule, se regroupent principalement pour former macromoléculaire, complexes à plusieurs composants pour effectuer des tâches cellulaires complexes.

Essayer de caractériser de tels complexes protéiques et toutes leurs fonctions au sein des organismes est une discipline appelée « protéomique ». Historiquement, les scientifiques ont étudié la forme et la fonction des protéines en les dissolvant avec des enzymes et en séquençant les minuscules morceaux brisés résultants, appelés peptides. Mais étudier les protéines de cette manière entraîne la perte de beaucoup d'informations essentielles, dit Brandon Ruotolo, professeur agrégé de chimie à l'Université du Michigan.

Ruotolo et son équipe, y compris des chercheurs de l'UCLA, Université de Leeds et Université d'Anvers, ont développé une nouvelle façon d'étudier les complexes protéiques qui n'implique pas la destruction des assemblages intacts au cours du processus. Leur méthode a été publiée dans la revue Chimie analytique .

"Les protéines sont les principaux moteurs de pratiquement tous les processus cellulaires critiques, de la division cellulaire à la mort cellulaire, " Ruotolo a déclaré. "Ils dominent également les cibles médicamenteuses en raison de leur importance centrale dans le contexte de la vie telle que nous la connaissons. Comprendre le fonctionnement de ces protéines, compositionnellement, à un niveau très basique, est très important pour comprendre le fonctionnement des maladies."

L'approche traditionnelle et la méthode de Ruotolo utilisent un appareil appelé spectromètre de masse, qui mesure le poids, ou masse, de molécules ionisées en tirant les molécules dans le vide. Dans l'approche traditionnelle, après que les scientifiques aient décomposé les complexes protéiques en peptides, ils utilisent une technologie appelée ionisation par électrospray pour donner à ces peptides une charge électrique. Le spectromètre de masse mesure alors la masse de ces peptides chargés, et les décompose davantage à l'aide d'un gaz de fond.

Mais l'utilisation d'enzymes pour digérer les protéines rend difficile la compréhension du rôle des entités chimiques plus petites qui s'accumulent sur les protéines, appelées modifications post-traductionnelles. Chaque fois que votre cellule exprime une protéine, il peut également produire des centaines de ces états de modification post-traductionnels individuels, collectivement appelés protéoformes, dit Ruotolo.

C'est l'arrangement de ces protéoformes au sein de complexes protéiques qui détermine souvent leur fonction. Dans les approches traditionnelles pour étudier les complexes protéiques, ces protéoformes sont perdues.

"Les principaux moteurs et agitateurs de la cellule ne sont pas des protéines individuelles qui courent partout pour faire des travaux - ce sont en fait des dizaines de protéines qui se réunissent pour former des complexes super-moléculaires qui effectuent des tâches très compliquées dans la cellule, " dit Ruotolo. " Maintenant, la vraie tâche est de comprendre comment fonctionnent ces grosses machines."

L'équipe de Ruotolo utilise l'ionisation par électrospray pour ioniser des complexes protéiques intacts. Comme les peptides généralement analysés dans les études de protéomique, ces complexes multiprotéiques peuvent être séquencés par un spectromètre de masse, mais il n'est souvent pas possible de séquencer autre chose qu'une petite fraction de la structure de l'assemblage. L'équipe de Ruotolo a développé une stratégie de modification chimique qui améliore considérablement la capacité de séquencer de grandes, complexes multiprotéiques directement par spectrométrie de masse.

"C'est important parce que dans le spectromètre de masse, vous avez une connectivité entre la protéoforme de départ et les ions de séquence, " dit Ruotolo. " Dans la digestion enzymatique, que la connectivité est rompue."

Dans son étude, L'équipe de Ruotolo a développé sa méthode en utilisant trois complexes protéiques différents. Ils espèrent adapter leur méthode pour pouvoir étudier des complexes protéiques plus gros, plusieurs fois la taille de ceux de leur étude.

"Je pense que nous apprenons chaque jour que même une classe de cancers, comme la leucémie, est en fait composé de nombreuses maladies différentes, ", a déclaré Ruotolo. "Les types de mesures que nous développons ne feront qu'augmenter notre capacité à observer cette granularité et à fournir des informations qui pourraient, espérons-le, éclairer la capacité de découvrir de nouvelles thérapies."

Le groupe a également publié un article dans Chimie analytique logiciel de détail, qui a été développé en collaboration avec des chercheurs du département de médecine computationnelle et de bioinformatique de l'U-M. Le logiciel est capable de capturer rapidement des informations de séquence à partir de complexes protéiques.