Chaque cellule du corps contient des milliers de molécules protéiques différentes et elles peuvent changer cette composition chaque fois qu'elles sont incitées à effectuer une tâche particulière ou à se convertir en un type de cellule différent. Comprendre le fonctionnement des cellules dépend de la protéomique, la capacité de mesurer tous les changements dans les composants protéiques d'une cellule.

Dans un article récent publié dans la revue Chimie analytique , Martin Wühr et ses collègues du Département de biologie moléculaire de l'Université de Princeton ont décrit une méthode améliorée pour compter avec précision les protéines présentes dans une cellule dans différentes circonstances.

L'outil de base pour compter les protéines est une machine appelée spectromètre de masse. Les échantillons de cellules peuvent être analysés un par un dans ce type d'instrument, mais cela est laborieux et il peut être difficile de détecter des changements entre différents échantillons. Une approche alternative consiste à marquer toutes les protéines d'un échantillon particulier avec une étiquette "isobare" unique. Plusieurs échantillons (jusqu'à 11) peuvent ensuite être mélangés et passés simultanément dans le spectromètre de masse, avec l'étiquette isobare fonctionnant comme un code-barres d'identification qui indique au chercheur de quel échantillon provient la protéine à l'origine. Cela accélère les choses et facilite la quantification de tout changement dans la composition en protéines de différents échantillons.

"Toutefois, avec la version la plus simple du marquage isobare, connu sous le nom de TMT-MS2, il y a des difficultés majeures à distinguer les signaux réels du bruit de fond, " explique Wühr. " Cela rend les lectures peu fiables et seulement semi-quantitatives. "

Une version plus complexe du marquage isobare, appelé TMT-MS3, peut améliorer ce problème de signal sur bruit, mais il est plus lent et moins sensible. De plus, il repose sur un type de spectromètre de masse beaucoup plus coûteux, hors de portée de la plupart des chercheurs.

Alors qu'il était post-doctorant à l'Université Harvard, Wühr a développé une approche différente du marquage isobare qui a résolu le problème du signal sur bruit tout en restant compatible avec des solutions moins chères, spectromètres de masse largement disponibles. Mais la technique - connue sous le nom de TMTc - n'était pas sans ses propres problèmes, en particulier un manque de précision qui a rendu difficile l'obtention de résultats cohérents.

Dans leur récente Chimie analytique papier, Wühr et deux de ses étudiants diplômés, Matthew Sonnett et Eyan Yeung, ont décrit une version améliorée de TMTc qu'ils ont nommée TMTc+. En changeant la façon dont les échantillons de cellules sont préparés et en modifiant l'algorithme informatique qui extrait les données du spectromètre de masse, Wühr et ses collègues ont pu résoudre bon nombre des limitations associées aux différentes méthodes de marquage isobare.

"La méthode TMTc+ est dans une sorte de sweet spot par rapport aux autres méthodes, " dit Wühr. " Il offre une précision et une précision de mesure exceptionnelles, c'est au moins aussi sensible que n'importe quelle autre méthode, et il est compatible avec environ dix fois plus de spectromètres de masse que le TMT-MS3."

Naturellement, Wühr dit, il y a encore place à amélioration. Le TMTc+ ne permet d'analyser qu'un maximum de 5 échantillons en même temps, et la détection des protéines dans ces échantillons est relativement inefficace. Ces deux problèmes peuvent être résolus en développant de nouveaux types d'étiquettes isobares. "Nous devons explorer l'espace chimique de ces balises et en trouver celles qui fonctionnent vraiment bien, " Wühr dit. " A cette fin, nous avons entamé une collaboration avec le groupe Carell, experts en chimie organique au LMU Munich, et a déjà publié une preuve de principe. Finalement, ces efforts devraient conduire à une approche qui permettra aux chercheurs de compter chaque protéine d'une cellule à mesure qu'elle change de forme et de fonction."