Zeitschrift für Proteomik und Bioinformatik
Offener Zugang

Abstrakt

Perspektiven der Massenspektrometrie für die großtechnische chemische Vernetzung

Boris L. Zybailov, Galina V. Glazko, Mihir Jaiswal und Kevin D. Raney

Die spektakuläre Heterogenität einer komplexen Proteinmischung aus biologischen Proben wird noch schwieriger zu bewältigen, wenn man die Aufmerksamkeit auf unterschiedliche Proteinkomplextopologien, vorübergehende Interaktionen oder die Lokalisierung von PPIs richtet. Akribische Protein-für-Protein-Affinitäts-Pulldowns und Hefe-Zwei-Hybrid-Screens sind die beiden Ansätze, die derzeit zur Entschlüsselung proteomweiter Interaktionsnetzwerke verwendet werden. Eine andere Methode ist die Verwendung chemischer Vernetzung, die nicht nur die Identität der Interaktoren angibt, sondern auch Informationen über die Orte der Interaktionen und Interaktionsschnittstellen liefern kann. Trotz erheblicher Fortschritte bei der Massenspektrometrie im letzten Jahrzehnt ist die Kartierung von Protein-Protein-Interaktionen (PPIs) mithilfe chemischer Vernetzung immer noch zeitaufwändig und erfordert erhebliches Fachwissen, selbst bei den einfachsten Systemen. Obwohl es robuste Methoden und Software für die Analyse binärer PPIs und auch für die Verfeinerung der Struktur einzelner Proteine ​​mithilfe von aus der Vernetzung abgeleiteten Einschränkungen gibt, ist die Durchführung einer proteomweiten Vernetzungsstudie äußerst komplex. Zu den Schwierigkeiten zählen i) die Identifizierung von Quervernetzern mit der richtigen Länge und Selektivität, die die gewünschten Wechselwirkungen erfassen könnten, ii) die Anreicherung der vernetzten Spezies und iii) die Identifizierung und Validierung der vernetzten Peptide und vernetzten Stellen.

In dieser Übersicht untersuchen wir die vorhandene Literatur zur groß angelegten Proteinvernetzung und diskutieren mögliche Verbesserungsvorschläge. Wir diskutieren auch kurze Vernetzer mit breiter Spezifität wie Formaldehyd- und Diazirin-basierte Photovernetzer. Diese Vernetzer könnten potenziell viele Arten von Interaktionen erfassen, ohne dass an einer bestimmten Protein-Protein-Schnittstelle zwingend eine bestimmte Aminosäure vorhanden sein muss. Wie können diese kurzen Vernetzer mit breiter Spezifität für proteomweite Studien eingesetzt werden? Wir werden spezifische Fortschritte in Methodik, Instrumentierung und Software vorschlagen, die für einen solchen Sprung erforderlich sind.