Ogni cellula del corpo contiene migliaia di diverse molecole proteiche e possono cambiare questa composizione ogni volta che sono indotte a svolgere un particolare compito o convertirsi in un diverso tipo di cellula. La comprensione del funzionamento delle cellule dipende dalla proteomica, la capacità di misurare tutti i cambiamenti nei componenti proteici di una cellula.

In un recente articolo pubblicato sulla rivista Chimica analitica , Martin Wühr e colleghi del Dipartimento di Biologia Molecolare dell'Università di Princeton hanno descritto un metodo migliorato per contare con precisione le proteine ​​presenti in una cellula in circostanze diverse.

Lo strumento di base per contare le proteine ​​è una macchina chiamata spettrometro di massa. I campioni di cellule possono essere fatti passare attraverso questo tipo di strumento uno alla volta, ma questo è laborioso e può essere difficile rilevare eventuali cambiamenti tra campioni diversi. Un approccio alternativo consiste nell'etichettare tutte le proteine ​​in un particolare campione con un tag "isobarico" univoco. Più campioni, fino a 11, possono quindi essere miscelati insieme ed esaminati contemporaneamente nello spettrometro di massa, con il tag isobarico che funge da codice a barre identificativo che indica al ricercatore da quale campione proviene originariamente la proteina. Questo accelera le cose e rende più facile quantificare eventuali cambiamenti nella composizione proteica di diversi campioni.

"Però, con la versione più semplice della codifica isobarica, noto come TMT-MS2, ci sono grosse difficoltà nel distinguere i segnali reali dal rumore di fondo, " Spiega Wühr. "Ciò rende le letture inaffidabili e solo semi-quantitative".

Una versione più complessa della codifica isobarica, chiamato TMT-MS3, può migliorare questo problema segnale-rumore, ma è più lento e meno sensibile. Inoltre, si basa su un tipo di spettrometro di massa molto più costoso al di fuori della portata della maggior parte dei ricercatori.

Mentre era un postdoc all'Università di Harvard, Wühr ha sviluppato un approccio diverso alla codifica isobarica che ha risolto il problema del segnale-rumore pur rimanendo compatibile con i più economici, spettrometri di massa ampiamente disponibili. Ma la tecnica, nota come TMTc, non era priva di problemi, in particolare una mancanza di precisione che rendeva difficile ottenere risultati coerenti.

Nel loro recente Chimica analitica carta, Wühr e due dei suoi studenti laureati, Matthew Sonnett e Eyan Yeung, hanno descritto una versione migliorata di TMTc che hanno chiamato TMTc+. Modificando il modo in cui vengono preparati i campioni cellulari e alterando l'algoritmo del computer che estrae i dati dallo spettrometro di massa, Wühr e colleghi sono stati in grado di affrontare molte delle limitazioni associate ai vari metodi di etichettatura isobarica.

"Il metodo TMTc+ è in una sorta di punto debole rispetto agli altri metodi, " Dice Wühr. "Offre un'eccellente accuratezza e precisione delle misurazioni, è sensibile almeno quanto qualsiasi altro metodo, ed è compatibile con circa dieci volte più spettrometri di massa rispetto a TMT-MS3".

Naturalmente, Wühr dice, c'è ancora spazio per miglioramenti. TMTc+ consente di eseguire solo un massimo di 5 campioni contemporaneamente, e il rilevamento di proteine ​​in questi campioni è relativamente inefficiente. Entrambi questi problemi possono essere risolti sviluppando nuovi tipi di tag isobarici. "Dobbiamo esplorare lo spazio chimico di questi tag e trovarne di quelli che funzionano davvero bene, " Wühr dice. "A tal fine, abbiamo avviato una collaborazione con il gruppo Carell, esperti di chimica organica presso la LMU Monaco di Baviera, e ha già pubblicato un documento di prova di principio. Infine, questi sforzi dovrebbero portare a un approccio che consentirà ai ricercatori di contare ogni proteina in una cellula mentre cambia forma e funzione".