Bezznacznikowe wykrywanie peptydów na dużą skalę
Białka składają się z 20 różnych aminokwasów, które można łączyć ze sobą, uzyskując od kilkunastu do kilku tysięcy aminokwasów. Białka można dzielić na krótsze fragmenty noszące nazwę peptydów, które są zbudowane z około 15-20 aminokwasów. Peptydy są ważnym narzędziem umożliwiającym badanie funkcji i interakcji białek. Naukowcy opracowali peptydową płytkę o wymiarach 1x2 cm, pozwalającą na prezentację do 2 milionów różnych peptydów. Dzięki temu mogli zbadać całe proteomy pochodzące od ludzi lub od patogenów, zależnie od zastosowania. Celem finansowanego ze środków UE projektu HIPAD (High-density peptide microarrays and high-throughput, label-free detection of peptides, modifications and interactions) było poszerzenie granic proteomiki dzięki opracowaniu i udoskonaleniu różnych, ale uzupełniających się bezznacznikowych platform detekcyjnych, zintegrowanych z mikromacierzami peptydowymi o dużej gęstości. Umożliwiają one czułe, wysokorozdzielcze oznaczanie rodzaju, jakości i modyfikacji poszczególnych elementów mikromacierzy peptydowej. Dzięki temu z kolei możliwe jest monitorowanie w czasie rzeczywistym oddziałujących ze sobą receptorów cząsteczkowych. Badacze wykorzystali opracowaną płytkę do bezznacznikowego wykrywania białek w takich technologiach, jak obrazowanie metodą spektrometrii mas na bazie desorpcji/jonizacji laserowej (MALDI), obrazowanie plazmonowe (SPRI) i tranzystory polowe w układzie metal–tlenek–półprzewodnik (MOSFET). Wykorzystano też opartą o spektrometrię mas analizę peptydów na płytkach o dużej gęstości, aby oznaczyć rodzime i utlenione peptydy, a także opracowano metody zautomatyzowanej analizy bioinformatycznej danych z takich płytek. Na pojedynczej płytce udało się zawrzeć pełne proteomy takich organizmów, jak herpeswirus-5, co pozwoliło zidentyfikować odpowiednie epitopy na limfocytach B z ludzkiej surowicy. Zidentyfikowano też cząsteczki głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) klasy I i II, które uczestniczą w odpowiedzi immunologicznej na zakażenie wirusowe. Płytki o nanostrukturze powierzchniowej ze złota zostały wyprodukowane w celu uzyskania macierzy białkowych o wysokiej gęstości na powierzchniach nanoplazmonicznych do badań SPRI. Naukowcom udało się dowieść zasadności zastosowania metody SPRI do analizy białek uczestniczących w interakcjach MHC klasy II. Zostały też opracowane układy hydrożelowe 3D zgodne z obrazowaniem MALDI. Znaczne sukcesy projektu umożliwiły uczestniczącym w nim MŚP złożenie dwóch wniosków o ochronę patentową oraz komercjalizację macierzy peptydowej o wysokiej gęstości. Dzięki projektowi HIPAD możliwe będą wysokoprzepustowe badania proteomiczne na niespotykaną dotąd skalę z użyciem nowatorskich i oszczędnych platform. Możliwe będzie zastosowanie ich w badaniach naukowych oraz przemyśle farmaceutycznym, medycznym i spożywczym, jak również w ochronie środowiska i naukach przyrodniczych.
Słowa kluczowe
Peptydy, proteomy, HIPAD, bezznacznikowe, ludzki herpeswirus typu 5
