Elke cel in het lichaam bevat duizenden verschillende eiwitmoleculen en ze kunnen deze samenstelling veranderen wanneer ze worden aangezet om een ​​bepaalde taak uit te voeren of om te zetten in een ander celtype. Begrijpen hoe cellen functioneren, hangt af van proteomics, het vermogen om alle veranderingen in de eiwitcomponenten van een cel te meten.

In een recent artikel gepubliceerd in het tijdschrift Analytische scheikunde , Martin Wühr en collega's van de afdeling Moleculaire Biologie van Princeton University beschreven een verbeterde methode om de eiwitten die in een cel aanwezig zijn onder verschillende omstandigheden nauwkeurig te tellen.

Het basisinstrument voor het tellen van eiwitten is een machine die een massaspectrometer wordt genoemd. Celmonsters kunnen één voor één door dit type instrument worden gehaald, maar dit is omslachtig en het kan moeilijk zijn om eventuele veranderingen tussen verschillende monsters te detecteren. Een alternatieve benadering is om alle eiwitten in een bepaald monster te labelen met een unieke "isobare" tag. Meerdere monsters - tot 11 - kunnen vervolgens worden gemengd en tegelijkertijd door de massaspectrometer worden geleid, waarbij de isobare tag fungeert als een identificerende streepjescode die de onderzoeker vertelt van welk monster het eiwit oorspronkelijk afkomstig was. Dit versnelt de zaken en maakt het makkelijker om eventuele veranderingen in de eiwitsamenstelling van verschillende monsters te kwantificeren.

"Echter, met de eenvoudigste versie van isobare tagging, bekend als TMT-MS2, er grote problemen zijn bij het onderscheiden van echte signalen van achtergrondruis, " legt Wühr uit. "Dat maakt de uitlezingen onbetrouwbaar en slechts semi-kwantitatief."

Een complexere versie van isobare tagging, genaamd TMT-MS3, kan dit signaal-ruisprobleem verbeteren, maar het is langzamer en minder gevoelig. Bovendien, het is gebaseerd op een veel duurder type massaspectrometer dat buiten het bereik van de meeste onderzoekers ligt.

Terwijl hij een postdoc was aan de Harvard University, Wühr ontwikkelde een andere benadering van isobare tagging die het signaal-ruisprobleem oploste en tegelijkertijd compatibel bleef met goedkopere, algemeen beschikbare massaspectrometers. Maar de techniek - bekend als TMTc - was niet zonder problemen, met name een gebrek aan precisie waardoor het moeilijk was om consistente resultaten te verkrijgen.

In hun recente Analytische scheikunde papier, Wühr en twee van zijn afgestudeerde studenten, Matthew Sonnett en Eyan Yeung, beschreef een verbeterde versie van TMTc die ze TMTc+ noemden. Door te veranderen hoe de celmonsters worden voorbereid en het computeralgoritme te veranderen dat gegevens uit de massaspectrometer haalt, Wühr en collega's waren in staat om veel van de beperkingen aan te pakken die verband houden met de verschillende methoden van isobare tagging.

"De TMTc+-methode bevindt zich in een soort van sweet spot vergeleken met de andere methoden, " zegt Wühr. "Het biedt uitstekende meetnauwkeurigheid en precisie, het is minstens zo gevoelig als elke andere methode, en het is compatibel met ongeveer tien keer meer massaspectrometers dan TMT-MS3."

Van nature, Wühr zegt, er is nog ruimte voor verbetering. Met TMTc+ kunnen maximaal 5 samples tegelijkertijd worden uitgevoerd, en de detectie van eiwitten in deze monsters is relatief inefficiënt. Beide problemen kunnen worden opgelost door nieuwe typen isobare tags te ontwikkelen. "We moeten de chemische ruimte van deze tags verkennen en degene vinden die heel goed werken, " zegt Wühr. "Hiervoor, we zijn een samenwerking aangegaan met de Carell-groep, organische chemie-experts aan de LMU München, en publiceerde al een proof of principle paper. Eventueel, deze inspanningen moeten leiden tot een aanpak waarmee onderzoekers elk eiwit in een cel kunnen tellen als het van vorm en functie verandert."