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Que são Proteoforms (variação da proteína)?

A variação da proteína, que esclarece grandes quantidades da complexidade em sistemas biológicos e em nossos corpos, pode vir em muitos formulários diferentes. Os tipos diferentes de variação, a saber variações no formulário molecular de produtos da proteína, são unidos pelo proteoform do termo (previamente igualmente conhecido como formulários da proteína, isoforms da proteína, espécie da proteína, e variações da proteína).

proteoformCréditos de imagem: StudioMolekuul/Shutterstock.com

Proteoforms

Esforços em compreender a variação genética conduzida à descoberta que muita da variação e da complexidade na biologia é devido às proteínas, um pouco do que somente genes. Os proteoforms diferentes podem elevarar devido à variação, à manipulação ou à emenda genética de transcritos do RNA, e de alterações que ocorrem após a tradução.

Há algumas exceções às variações da proteína que não são cobertas pelos proteoforms do termo. Estes incluem as alterações cargo-translational que são sabidas como resíduos reagente-derivatized ou isótopo-etiquetados. Se não, os proteoforms são usados para compreender a complexidade completa das proteínas e como as fontes diferentes de variação podem interagir para causar diferenças.

Fontes de variação da proteína

A variação genética que causa proteoforms pode pela maior parte ser atribuída a codificar únicos polimorfismo e (cSNPs) mutações do nucleotide. A variação a nível do RNA pode principalmente ser atribuída à emenda alternativa.

Por exemplo, calcula-se que ao redor 93% de genes humanos são sujeitos à emenda alternativa. Estes podem ter implicações para a função e a localização. A variação a nível do RNA pode igualmente ser devido ao RNA que edita, com a edição a mais comum sendo o lugar onde a adenosina é editada ao inosine.

A tradução não é um processo perfeito, e os erros na tradução são uma outra fonte por que os proteoforms originais podem elevarar. As freqüências de erro calculadas são ao redor de 0.01-0.1% pelo ácido aminado, que pode aumentar no envelhecimento ou em pilhas forçadas, erros de significado podem compo uma parcela importante de variação nas pilhas com muitas proteínas.

as alterações Cargo-translational são igualmente uma fonte importante de proteoforms, porque podem aumentar números do proteoform exponencial. as alterações Cargo-translational podem ser divididas nas categorias baseadas na estrutura ou na função.

Por exemplo, as categorias estruturais podem olhar se as alterações são simples (por exemplo fósforo ou acetil) ou complexo (por exemplo glycosylation) e como isto aumenta números do proteoform. As categorias funcionais centram-se sobre os efeitos de alterações cargo-translational em fenótipos, focalizando desse modo em como os proteoforms podem causar formulários diferentes.  

Proteoforms humanos

O tamanho do proteome é sujeito a muito debate, com os valores que variam de 20.000 a diversos milhões. Quando o genoma humano puder ser calculado para ser ao redor 20.000 genes da proteína-codificação, o tamanho do proteome pode ser diverso maior dos valores devido à grande variação dos proteoforms.

A presença e a função dos proteoforms podem ser críticas para o funcionamento normal do corpo. Nos seres humanos, há 23 proteoforms conhecidos no sistema do amyloid-β na doença de Alzheimer, onde os proteoforms diferentes não são ensaios tradicionais directos detectáveis de ELISA. Há igualmente ao redor 75 proteoforms conhecidos para o sistema do histone H4, que é associado com a repressão e a activação do gene.

Compreender a extensão completa do proteoform humano será desafiante. É não somente necessário compreender quantos proteoforms existem, mas a diversidade do proteoform da maneira varia entre os tipos da pilha, seu papel na doença, e seu papel na diversidade humana será complexo e difícil de decifrar. Os projectos tais como o atlas humano da proteína e o atlas da pilha humana foram lançados nos 10 anos passados para ajudar a compreender a diversidade humana, e incluirão provavelmente proteoforms.

Edições na detecção e na compreensão do proteoform

Quando as plataformas do proteomics forem melhoradas maciça nas últimas décadas, há ainda umas discrepâncias na detecção do proteoform. Por exemplo, os transcritos alternativos que são descobertos através de arranjar em seqüência do RNA não são encontrados sempre usar métodos do proteomics.

A baixa detecção de proteoforms deste tipo é devido a sensibilidade e a cobertura limitadas das plataformas actualmente usadas do proteomics. Mesmo os métodos onde a maioria de expressão genética pode ser detectada, chamados análises proteomic profundas, a cobertura da seqüência para muitas proteínas são baixos. Isto é especialmente verdadeiro para baixos genes da abundância.

Uma outra complicação a detectar proteoforms é que não podem ser detectados pela estratégia actualmente dominante. A aproximação de baixo para cima do `' a maioria de amplamente utilizado envolve a digestão das proteínas para detectar peptides com LC-MS/MS, mas a maioria de proteoforms compartilham de peptides um com o otro e assim este método é frequentemente impróprio. A aproximação invertido do `' é considerada frequentemente como melhor, onde as proteínas não são digeridas e o proteoform inteiro é analisado pelo contrário por LC-MS/MS.

Fontes

  1. Smith, L.M. e outros (2013). Proteoform: um único termo que descreve a complexidade da proteína. Métodos da natureza. https://doi.org/10.1038/nmeth.2369
  2. Aebersold, R. e outros (2019). Quantos proteoforms humanos há? Biologia do produto químico da natureza. https://doi.org/10.1038/nchembio.2576
  3. Toby, T.K. e outros (2016). Progrida no proteomics invertido e na análise dos proteoforms. Revisão anual da química analítica. 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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