Универсальная шкала хроматографических времен удерживания биомакромолекул в задачах "скорострельной" протеомики

• Автор: Придатченко, Марина Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСНОВНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПРЕДМЕТЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Хромато-масс-спектрометрия как основной метод идентификаций биомолекул в протеомике

1.2. Двумерная карта хромато-масс-спектрических данных пептидов

1.3. Проблема инверсии хроматографических пиков пептидов в литературе

1.4. Протеомика «сверху-вниз». «Предсказательная» хроматография белков

1.5. Критическая жидкостная хроматография биомакромолекул в задаче создания универсальной шкалы времен удерживания пептидов

ГЛАВА 2. МЕТОД МНОГОТОЧЕЧНОЙ НОРМАЛИЗАЦИИ-ВРЕМЕН УДЕРЖИВАНИЯ ПОЛИПЕПТИДОВ

2.1. Теоретические основы «предсказательной» хроматографии полипептидов на основе модели ВюЬССС
2.2. Процедура приведения хроматографических времен удерживания к единой временной шкале. Метод многоточечной нормализации (МТН)
ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА МТН
3.1. Проверка концепции линейной корреляции хроматографических времен удерживания
3.2. Описание экспериментов
3.3. Обсуждение результатов
3.3.1.Экспериментальная проверка концепции линейности
хроматографических данных
3.3.2. Экспериментальная проверка подхода МТН к выравниванию времен удерживания пептидов на основе модели ВюЬССС
3.4. Выводы к главе

ГЛАВА 4. ЯВЛЕНИЕ ИНВЕРСИИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ПОРЯДКОВ ВЫХОДА ПЕПТИДОВ И ЕГО ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
4.1. Описание экспериментов
4.2. Обсуждение результатов
4.2.1. Обнаружение инверсии порядка выхода пептидов
4.2.2. Исследование экспериментально обнаруженных пар пептидов с инверсией порядка выхода при смене градиента
4.2.3. Масштаб распространения инверсии порядка выхода пептидов в протеомных исследованиях
4.2.4. Предсказание сдвигов хроматографических пиков при смене условий элюирования
4.2.5. Проблема количественного предсказания инверсии порядка выхода пептидов при смене градиента
4.3. Выводы к главе
ГЛАВА 5. ЗАВИСИМОСТЬ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ВРЕМЕН’ УДЕРЖИВАНИЯ ОТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ В ЦЕПИ ЦЕЛОГО БЕЛКА
5.1. Описание экспериментов
5.2. Обсуждение результатов
5.211. Сравнение теории и эксперимента
5.2.2. Универсальность в хроматографии белков
5.2.3. О возможности создания баз данных AMT белков
5.2.4. Проблема создания баз данным AMT на целых белках
5.3. Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ
БАЛГОДАРНОСТИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований
В последние годы одним из наиболее быстро развивающихся направлений в науках о живых организмах стала "прогеомика". Основной задачей протеомики является исследование белкового состава клеток живых организмов (протеом). Сложность этой задачи требует использования мощных аналитических средств, способных отслеживать карту протеома, изменяющуюся в зависимости от физиологических и патогенных состояний организма, что оказывает стимулирующее влияние на развитие высокопроизводительных методов так называемой «скорострельной» (в англоязычной литературе "shotgun") протеомики.
К аналитическим средствам, используемым в протеомике, в первую очередь, относятся такие физико-химические методы как масс-
спектрометрия и жидкостная хроматография. В настоящее время масс-спектрометрия позволяет проводить измерения- масс сложных биоорганических молекул с относительной точностью порядка одной миллионной, в широком массовом диапазоне, в то время как
воспроизводимость, хроматографического разделения сложных смесей биомолекул достигает нескольких секунд в рамках продолжительного (до нескольких часов) хромато-масс-спектрометрического эксперимента. Благодаря прогрессу, достигнутому в последние годы в области хроматомасс-спектрометрических методов анализа биомолекул, одним из
перспективных методов высокопроизводительной идентификации белков является подход, основанный на создании и использовании баз данных точных масс и хроматографических времен удерживания пептидных маркеров белков (Accurate Mass and Time tags, AMT). Создание баз данных AMT требует одновременных усилий со стороны разных исследовательских групп в рамках совместных проектов, однако, хроматографические данные в них оказываются привязанными к конкретным экспериментальным условиям
Во втором подходе рассматривается модель свободно сочлененной, гибкой цепи, которая может быть применена и для описания длинных молекул, таких как денатурированные белки [28-30,33,54] в этом случае переходная матрица представима в виде:
2ес‘ /3 ее‘ /6 0
1/6 2/3 1/6
0 1/6 2/3
0 ч 0 0 . 2/3 1/6
0 0 0 . 1/6 2/3 1/6
0 0 0 . 0 ег'/6 2ее‘ /3
Уравнение (5с) автоматически отражает конкуренцию между энергией притяжения, стремящейся упорядочить состояние звеньев на поверхности, и потерями энтропии. Произведение переходных матриц в (5с) некоммутативно и зависит от последовательности аминокислотных остатков. Таким образом, текст последовательности заложен порядком произведения матриц. Модель одновременно учитывает и химическую природу
аминокислотных остатков- через их энергию адсорбции s,, и их последовательность (место в цепи), а также описывает все возможные режимы разделения — LAC, SEC и LCCC.
Феноменологические параметры модели, эффективные энергии
адсорбции s,, описывающие взаимодействие аминокислотных остатков с поверхностью, рассмотрены ниже. Остальные параметры в системе
уравнений (5) следующие: V0 - объем межчастичного пространства (объем подвижной фазы), VP - объем пор (объем неподвижной фазы), D - размер пор, выраженный в единицах размера звена, NB - мольная доля одного из компонентов растворителя, V - объем прокаченного через колонку
растворителя, U - единичный вектор-столбец, задающий начальное распределение С-конца в поре.