Rilevamento su larga scala di peptidi non marcati
Le proteine sono formate da 20 aminoacidi diversi, combinabili per produrre aminoacidi in numeri variabili da una dozzina a varie migliaia. Le proteine si possono suddividere in frammenti più corti denominati peptidi, che generalmente sono formati da circa 15-20 aminoacidi. I peptidi si sono evidenziati quale strumento fondamentale per scoprire la funzione e le interazioni delle proteine. I ricercatori hanno ora sviluppato un chip di peptidi che misura 1x2 cm, in grado di presentare fino a 2 milioni di peptidi diversi. In tal modo possono studiare interi proteomi ricavati dall’uomo o da patogeni, in base all’applicazione. Il progetto HIPAD (High-density peptide microarrays and high-throughput, label-free detection of peptides, modifications and interactions), finanziato dall’UE, perseguiva l’obiettivo di ampliare i limiti della proteomica, sviluppando e migliorando nuove piattaforme di rilevazione non marcate, diverse ma complementari, integrate con microarray di peptidi ad alta densità. Tale condizione ha consentito di determinare ad alta risoluzione l’identità, la qualità e la modifica di singoli componenti di un microarray di peptidi, permettendo quindi il monitoraggio in tempo reale di qualsiasi recettore molecolare interagente. I ricercatori hanno integrato un chip di peptidi in tecnologie per la rilevazione di proteine non marcate, come l’immaginografia MALDI (desorbimento/ionizzazione laser assistito da matrice), l’immaginografia SPRI (risonanza plasmonica di superficie) e transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo. I partner del progetto si sono anche serviti di analisi spettrometrica di massa di peptidi su chip di peptidi ad alta densità, per identificare peptidi nativi e ossidati, sviluppando anche metodi per l’analisi bioinformatica automatica su dati di array di peptidi ad alta densità. È riuscita la rappresentazione su un unico chip di interi proteomi (ad esempio l’herpesvirus 5 umano), che ha consentito di identificare epitopi di cellule B ricavate da sieri umani. Sono anche state identificate le molecole di complesso maggiore di istocompatibilità (major histocompatibility complex, MHC) di classe I e di classe II, implicate nelle risposte immunitarie ad attacchi virali. Sono stati fabbricati chip nanostrutturati con superfici in oro, al fine di produrre array di peptidi ad alta densità su superfici nanoplasmoniche nella tecnologia SPRI. Gli scienziati sono riusciti a ottenere la prova di concetto relativa all’analisi SPRI di peptidi implicati nelle interazioni di MHC di classe II. Hanno altresì sviluppato reti di idrogel 3D compatibili con l’immaginografia MALDI. Questi esiti estremamente positivi hanno condotto al deposito di due brevetti da parte di PMI e alla commercializzazione degli array di peptidi ad alta densità da parte di una delle PMI partecipanti. HIPAD consentirà di raggiungere un livello senza precedenti di proteomica ad alta intensità di elaborazione, attraverso lo sviluppo di piattaforme innovative, efficienti in termini di costi. Ne potrebbero scaturire applicazioni nei settori scientifico, farmaceutico, medico, alimentare, ambientale e biologico.
Parole chiave
Peptidi, proteomi, HIPAD, non marcato, herpesvirus 5 umano