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Top down 기반 단백질 체계

단백질체학은 생물학적 문제를 해석하는 종합 기술로 여겨지며, 이는 질량 분석기(MS)를 포함한 일련의 기술 방법을 포함합니다. MS를 통해 단백질을 식별하고 특성화하는 두 가지 주요 방법은 '하향식'(Bottom up)으로, 단백질의 가수분해를 통해 펩타이드를 분석하는 방법과 '상향식'(Top down)으로, 분해되지 않은 전체 단백질을 전체적으로 분석하는 방법으로 분류할 수 있습니다.

（Toby T K, et al.; 2016）

Bottom up 하향식 단백질체학에서는 질량 분석에 들어가기 전에 단백질이 펩타이드로 소화되어야 하고, Top down 상향식 단백질체학은 복잡한 생물 시료에서 액체 크로마토그래피나 2-D 젤 전기영동과 같은 분리 기술을 통해 전체 단백질을 분리한 후 MS 분석을 수행합니다. 전기분사 이온화(ESI)나 매트릭스 지원 레이저 탈착 이온화(MALDI)와 같은 부드러운 이온화 방법을 사용하여, 높은 에너지를 가진 충돌 유도 해리(HCD), 전자 포착 해리(ECD), 전자 전달 해리(ETD)와 같은 다양한 해리 방법으로 생성된 이온 분자를 질량 분석합니다. Bottom up 하향식 단백질체학 분석은 단백질 식별, 분석, 시퀀싱 및 PTM(번역 후 수정) 특성화 전략으로 매우 유망하며, 상향식 방법은 소화되지 않은 전체 단백질에 대해 MS 분석을 허용하므로 하향식 분석 전략에서 불안정한 구조의 단백질 특성이 대부분 손상되었을 때 이를 보존할 수 있습니다. 따라서 한 번의 스펙트럼 분석으로 수정 위치 및 수정 패턴에 대한 데이터를 동시에 얻을 수 있으며, 이러한 수정 위치와 수정 패턴 간의 관계 데이터도 얻을 수 있습니다. 또한, 하향식 방법과 비교하여 단백질 소화 과정이 없기 때문에 실험 과정에서 시간이 절약됩니다.

Top down 상향식 단백질체학 기반 연구 2

바이오테크 바이오테크놀로지는 Thermo Fisher의 Orbitrap Fusion Lumos 질량 분석 플랫폼과 nanoLC-MS/MS 나노 리터 크로마토그래피를 결합하여 Top down 상향식 단백질체학을 기반으로 단백질 서열 분석, PTM 특성화 및 단백질 구조 특성화를 제공합니다.
상향식 기반 단백질 시퀀싱

상향식 MS는 단일 단백질 분석뿐만 아니라 단백질 복합체 특성화도 수행할 수 있습니다. 상향식 전략에 따라, 바이오테크 바이오테크놀로지는 N말단과 C말단 시퀀싱 서비스를 동시에 지원하며, 특히 단백질 샘플의 말단이 수정되어 봉쇄된 경우에 유용합니다.
상향식 기반 PTM 특성화

ECD와 ETD를 사용한 상향식 질량 분석은 단백질체학 연구에 성공적으로 적용되었으며, 특히 서열 커버리지 맵, 예측되지 않은 PTM 식별 및 다양한 수정 확인에 유용합니다.
단백질 구조 특성화

단백질 구조 특성화는 단백질의 기능을 더 잘 이해하는 데 도움이 됩니다. 또한 생물학적 발전과 품질 관리에 중요한 역할을 합니다. 현재 MS는 단백질의 1차 구조와 고차 구조를 결정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 단백질 샘플의 자연 상태에서 어떠한 소화 과정도 적용되지 않기 때문에 상향식 방법을 통해 이황화 결합을 가진 4차 구조를 유지하고 감지할 수 있습니다.

상향식 단백질체학의 장점

1. 샘플 준비가 비교적 간단합니다.
2. 단백질 소화가 필요 없습니다.
3. 생물 단백질의 분자량을 직접 측정할 수 있습니다.
4. 많은 정보가 보존됩니다, 예를 들어 PTM.
5. 소요 시간이 줄어듭니다.

참고 문헌

Toby T K, Fornelli L, Kelleher N L. Progress in top-down proteomics and the analysis of proteoforms[J]. Annual review of analytical chemistry, 2016, 9: 499-519.

Top down 기반 단백질 체계

상향식 단백질체학의 장점

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