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Quel est Proteoforms (variation de protéine) ?

La variation de protéine, qui représente un grand nombre de complexité dans les systèmes biologiques et nos fuselages, peut venir sous beaucoup de différentes formes. Les différents types de variation, à savoir variations de la forme moléculaire des produits de protéine, sont unis par le proteoform de condition (précédemment également connu sous le nom de formes de protéine, isoforms de protéine, substance de protéine, et variantes de protéine).

proteoformCrédits d'image : StudioMolekuul/Shutterstock.com

Proteoforms

Efforts dans la variation génétique de compréhension menée à la découverte qui une grande partie de la variation et de la complexité de la biologie est due aux protéines, plutôt que seulement des gènes. Les différents proteoforms peuvent surgir en raison de la variation génétique, de la manipulation ou de l'épissure des transcriptions de l'ARN, et des modifications se produisant après traduction.

Il y a quelques exceptions aux variations de protéine qui ne sont pas couvertes par les proteoforms de condition. Ceux-ci comprennent les modifications goujon-de translation qui sont connues en tant que résidus réactif-dérivatisés ou isotope-marqués. Autrement, des proteoforms sont employés pour comprendre la pleine complexité des protéines et comment les différentes sources de variation peuvent agir l'un sur l'autre pour provoquer des différences.

Protéines la variation

La variation génétique provoquant des proteoforms peut en grande partie être attribuée à coder des polymorphismes et des mutations (cSNPs) uniques de nucléotide. La variation au taux d'ARN peut être principalement attribuée à l'épissage alternatif.

Par exemple, on l'estime qu'environ 93% de gènes humains sont sujets à l'épissage alternatif. Ceux-ci peuvent avoir des implications pour le fonctionnement et la localisation. La variation au taux d'ARN peut également être due à l'ARN éditant, avec la retouche la plus courante étant où l'adénosine est éditée à l'inosine.

La traduction n'est pas un procédé parfait, et les erreurs dans la traduction sont une autre source par laquelle les seuls proteoforms peuvent surgir. Les fréquences d'erreur prévues sont à environ 0.01-0.1% selon l'acide aminé, qui peut augmenter en vieillissement ou cellules chargées, des erreurs de signification peuvent composer une importante partie de variation des cellules avec beaucoup de protéines.

les modifications Goujon-de translation sont également une importante source des proteoforms, car elles peuvent augmenter des numéros de proteoform exponentiellement. des modifications Goujon-de translation peuvent être divisées en catégories basées sur la structure ou le fonctionnement.

Par exemple, les catégories structurelles peuvent regarder si les modifications sont simples (par exemple phosphore ou acétyle) ou composé (par exemple glycosylation) et comment ceci augmente des numéros de proteoform. Les classes fonctionnelles se concentrent sur les effets des modifications goujon-de translation sur des phénotypes, se concentrant de ce fait sur la façon dont les proteoforms peuvent provoquer différentes formes.  

Proteoforms humains

La taille du protéome est sujette à beaucoup de discussion, avec des valeurs s'échelonnant de 20.000 à plusieurs millions. Tandis qu'on peut estimer que le génome humain est environ 20.000 gènes de protéine-codage, la taille du protéome peut être plusieurs plus grand due de grandeurs à la variation grande des proteoforms.

La présence et le fonctionnement des proteoforms peuvent être critiques pour le fonctionnement normal de fuselage. Chez l'homme, il y a 23 proteoforms connus dans le système d'amyloïde-β dans la maladie d'Alzheimer, où les différents proteoforms ne sont pas des analyses traditionnelles traversantes détectables d'ELISA. Il y a également environ 75 proteoforms connus pour le système de l'histone H4, qui est associé à la répression et à l'activation de gène.

La compréhension de la pleine ampleur du proteoform humain sera provocante. Est non seulement il nécessaire de comprendre combien de proteoforms existent, mais la diversité de proteoform de voie varie entre les types de cellules, leur rôle dans la maladie, et leur rôle dans la diversité humaine sera complexe et difficile à déchiffrer. Des projets tels que l'atlas humain de protéine et l'atlas de cellule humaine ont été lancés pendant les dernières 10 années pour aider à comprendre la diversité humaine, et comprendront vraisemblablement des proteoforms.

Éditions dans le dépistage et la compréhension de proteoform

Tandis que des plates-formes de protéomique ont été massivement améliorées au cours des dernières décennies, il restent des irrégularités dans le dépistage de proteoform. Par exemple, des transcriptions alternatives qui sont découvertes par l'intermédiaire de l'ordonnancement d'ARN ne sont pas toujours trouvées suivre des méthodes de protéomique.

Le dépistage inférieur des proteoforms de ce type est dû à la sensibilité et à la couverture limitées des plates-formes actuel utilisées de protéomique. Même les méthodes où la plupart d'expression du gène peut être trouvée, analyses protéomiques profondes appelées, la couverture de séquence pour beaucoup de protéines est inférieure. Cela vaut particulièrement pour les gènes inférieurs d'abondance.

Une autre complication à trouver des proteoforms est qu'ils ne peuvent pas être trouvés par la stratégie actuel dominante. Approche ascendante de ` la' la plupart de très utilisé comporte la digestion des protéines pour trouver des peptides avec LC-MS/MS, mais la plupart des proteoforms partagent des peptides les uns avec les autres et cette méthode est ainsi souvent inadéquate. Approche hiérarchisée de ` la' est souvent vue en tant que mieux, où des protéines ne sont pas assimilées et au lieu le proteoform entier s'analyse par LC-MS/MS.

Sources

  1. Smith, L.M. et autres (2013). Proteoform : une condition unique décrivant la complexité de protéine. Méthodes de nature. https://doi.org/10.1038/nmeth.2369
  2. Aebersold, R. et autres (2019). Combien de proteoforms humains y a-t-il ? Biologie de produit chimique de nature. https://doi.org/10.1038/nchembio.2576
  3. Toby, T.K. et autres (2016). Progressez dans la protéomique hiérarchisée et l'analyse des proteoforms. Revue annuelle annuelle de chimie analytique. https://doi.org/10.1146/annurev-anchem-071015-041550

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Last Updated: Jun 3, 2020

Sara Ryding

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Sara Ryding

Sara is a passionate life sciences writer who specializes in zoology and ornithology. She is currently completing a Ph.D. at Deakin University in Australia which focuses on how the beaks of birds change with global warming.

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