Las proteínas son las abejas obreras de la célula, principalmente agrupados para formar macromolecular, complejos multicomponente para realizar intrincadas tareas celulares.

Tratar de caracterizar tales complejos de proteínas y todas sus funciones dentro de los organismos es una disciplina llamada "proteómica". Históricamente, Los científicos han estudiado la forma y función de las proteínas disolviéndolas con enzimas y secuenciando las pequeñas piezas rotas resultantes. llamados péptidos. Pero estudiar las proteínas de esta manera provoca la pérdida de mucha información esencial, dice Brandon Ruotolo, profesor asociado de química en la Universidad de Michigan.

Ruotolo y su equipo, incluidos investigadores de UCLA, Universidad de Leeds y Universidad de Amberes, han desarrollado una nueva forma de estudiar los complejos de proteínas que no implica destruir los ensamblajes intactos en el proceso. Su método ha sido publicado en la revista Química analítica .

"Las proteínas son los principales impulsores de casi todos los procesos celulares críticos, desde la división celular hasta la muerte celular, ", Dijo Ruotolo." También dominan los objetivos de las drogas debido a su importancia central en el contexto de la vida tal como la conocemos. Entender cómo funcionan estas proteínas, composicionalmente, a un nivel muy básico, es muy importante para comprender cómo funcionan las enfermedades ".

Tanto el enfoque tradicional como el método de Ruotolo utilizan un dispositivo llamado espectrómetro de masas, que mide el peso, o misa, de moléculas ionizadas arrastrando las moléculas al vacío. En el enfoque tradicional, después de que los científicos hayan descompuesto los complejos de proteínas en péptidos, utilizan una tecnología llamada ionización por electropulverización para dar a esos péptidos una carga eléctrica. Luego, el espectrómetro de masas mide la masa de estos péptidos cargados, y los descompone aún más utilizando un gas de fondo.

Pero el uso de enzimas para digerir proteínas dificulta la comprensión del papel de las entidades químicas más pequeñas que se acumulan en las proteínas. llamadas modificaciones postraduccionales. Cada vez que su célula expresa una proteína, también puede producir cientos de estos estados de modificación postraduccionales individuales, colectivamente denominadas proteoformas, Dice Ruotolo.

Es la disposición de estas proteoformas dentro de complejos de proteínas lo que a menudo determina su función. En enfoques tradicionales para estudiar complejos de proteínas, estas proteoformas se pierden.

"Los principales motores y agitadores de la célula no son proteínas individuales que corren de un lado a otro haciendo trabajos; en realidad, son docenas de proteínas que se unen para formar complejos supermoleculares que realizan trabajos muy complicados en la célula". "Dijo Ruotolo." Ahora, la verdadera tarea es comprender cómo funcionan estas grandes máquinas ".

El equipo de Ruotolo utiliza ionización por electropulverización para ionizar complejos de proteínas intactos. Al igual que los péptidos que se analizan típicamente en estudios de proteómica, Estos complejos multiproteicos se pueden secuenciar mediante un espectrómetro de masas, pero a menudo no es posible secuenciar nada más que una pequeña fracción de la estructura del conjunto. El equipo de Ruotolo ha desarrollado una estrategia de modificación química que mejora significativamente la capacidad de secuenciar grandes, complejos multiproteicos directamente por espectrometría de masas.

"Esto es importante porque en el espectrómetro de masas, tienes conectividad entre la proteoforma inicial y los iones de secuencia, "Dijo Ruotolo." En la digestión enzimática, que la conectividad está rota ".

En su estudio, El equipo de Ruotolo desarrolló su método utilizando tres complejos de proteínas diferentes. Esperan adaptar su método para poder estudiar complejos de proteínas más grandes, muchas veces el tamaño de los de su estudio.

"Creo que estamos aprendiendo todos los días que incluso una clase de cánceres, como la leucemia, se compone de muchas enfermedades diferentes, ", Dijo Ruotolo." Los tipos de medidas que estamos desarrollando sólo aumentarán nuestra capacidad para observar esa granularidad y proporcionar información que, con suerte, podría informar la capacidad de descubrir nuevas terapias ".

El grupo también ha publicado un artículo en Química analítica software de detalle, que fue desarrollado en colaboración con investigadores del Departamento de Medicina Computacional y Bioinformática de la U-M. El software es capaz de capturar rápidamente información de secuencia de complejos de proteínas.