Como introducción, se presentan algunas definiciones relacionadas
con este artículo, obtenidas del ChatGPT-(AI)
1) La secuenciación de proteínas de molécula única es una técnica que permite la identificación de la secuencia de aminoácidos en una proteína individual. Esta técnica es importante para comprender la estructura y función de las proteínas y su papel en la biología celular y en la salud humana.
La secuenciación de proteínas de molécula única implica la separación y aislamiento de una proteína individual, seguido de su desnaturalización y fragmentación en pequeños fragmentos de péptidos. Luego, los fragmentos de péptidos se separan y analizan utilizando técnicas como la espectrometría de masas, lo que permite la identificación de la secuencia de aminoácidos en la proteína original.
Esta técnica se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la investigación de enfermedades, la identificación de proteínas específicas y la comprensión de su estructura y función. Al proporcionar información detallada sobre la secuencia de aminoácidos en una proteína individual, la secuenciación de proteínas de molécula única permite una mejor comprensión de la estructura y función de las proteínas, lo que es importante para el desarrollo de nuevas terapias y tratamientos para enfermedades humanas.
2) La secuenciación de célula única es una técnica que permite analizar la información genética de células individuales, lo que proporciona una gran cantidad de información sobre la heterogeneidad celular y la expresión génica en una población celular. Esta técnica se ha utilizado ampliamente en estudios de biología celular, genómica y enfermedades humanas.
El proceso de secuenciación de célula única implica la disociación de las células individuales en una suspensión, seguida de la captura de la célula única en una placa de microfluidos. Una vez que las células se han capturado, se realizan varias etapas de amplificación de ADN para generar suficiente material genético para la secuenciación. El ADN amplificado se secuencia utilizando tecnologías de secuenciación de próxima generación, lo que permite la generación de datos de expresión génica de células individuales.
La secuenciación de célula única ha permitido a los investigadores identificar subtipos celulares dentro de una población celular, y ha revelado heterogeneidad celular dentro de los tejidos y órganos. También se ha utilizado para investigar enfermedades humanas, como el cáncer, y ha permitido la identificación de subpoblaciones celulares que pueden estar involucradas en la progresión de la enfermedad.
En resumen, la secuenciación de célula única es una técnica poderosa que ha permitido a los investigadores explorar la complejidad de la biología celular y ha proporcionado información valiosa sobre la heterogeneidad celular y la expresión génica. Se espera que esta técnica siga siendo una herramienta importante en la investigación biomédica y en la identificación de nuevas terapias para enfermedades humanas.
Javier Antonio Alfaro y otros autores. Perspectiva. El panorama emergente de las tecnologías de secuenciación de proteínas de molécula única. Nature Methods 2021; 18: 604–617. International Centre for Cancer Vaccine Science, University of Gdańsk, Gdańsk, Poland y otras instituciones.
Resumen
Los métodos de creación de perfiles de una sola célula han tenido un profundo impacto en la comprensión de la heterogeneidad celular. Si bien los genomas y los transcriptomas se pueden explorar a nivel de una sola célula, aún no se ha establecido el perfil de proteomas de una sola célula. Aquí describimos nuevas tecnologías de identificación y secuenciación de proteínas de una sola molécula junto con innovaciones en espectrometría de masas que eventualmente permitirán una amplia cobertura de secuencias en el perfil de una sola célula. Estas tecnologías, a su vez, facilitarán el descubrimiento biológico y abrirán nuevas vías para el diagnóstico ultrasensible de enfermedades.
Principal
El surgimiento de tecnologías de secuenciación de próxima generación y secuenciación de ADN de una sola molécula ha revolucionado la genómica y, en consecuencia, ha alterado profundamente los diagnósticos de medicina de precisión. La proteómica espera olas transformadoras similares de técnicas de secuenciación de proteínas que permitirán el examen de proteínas a nivel de una sola célula y, en última instancia, de una sola molécula, incluso con proteínas de baja abundancia. El proteoma no es un reflejo directo del transcriptoma, y la forma en que la abundancia de ARN se relaciona con la abundancia de proteínas varía de una transcripción a otra. Además, el proteoma modificado pos-traduccionalmente es inaccesible desde el transcriptoma. Por lo tanto, se espera que la secuenciación del proteoma completo y el perfilado del vasto repertorio de tipos de células mejoren fundamentalmente la comprensión de todos los sistemas vivos.
Las tecnologías de secuenciación de ADN se utilizan habitualmente para la elaboración de perfiles de genoma completo y transcriptoma completo con amplias profundidades de lectura y alta cobertura de secuencia. En ausencia de un método de amplificación similar a los disponibles con el ADN, los ensayos proteómicos basados en espectrometría de masas (MS) convencionales de abajo hacia arriba no alcanzan a proporcionar la misma amplitud de visión para las proteínas (Cuadro 1). El análisis de mezclas de proteínas complejas es particularmente desafiante porque los más de 20.000 genes en el genoma humano se traducen en una diversidad de proteoformas que pueden incluir millones de variantes como resultado de modificaciones postraduccionales, empalmes alternativos y variantes de la línea germinal. En el cáncer, por ejemplo, el panorama de proteoformas puede ser aberrante con muchas variantes de proteínas nuevas que resultan de empalmes, mutaciones, fusiones y modificaciones postraduccionales no canónicas. Es probable que la caracterización de tales proteoformas se beneficie de las mejoras en las técnicas actuales de secuenciación de proteínas y la aparición de nuevos métodos.
MS sigue siendo un elemento básico de la identificación de proteínas y continúa desarrollándose hacia métodos unicelulares (Cuadro 2 ). Además, ha surgido una amplia gama de técnicas de secuenciación e identificación de proteínas que tienen como objetivo aumentar la sensibilidad de la proteómica al nivel de una sola molécula. Muchas de estas técnicas se basan en la fluorescencia y los nanoporos para la detección de moléculas individuales como un medio alternativo para secuenciar o identificar proteínas (Fig. 1). El panorama de las tecnologías proteómicas emergentes ya es amplio, con diferentes enfoques en diversas etapas de desarrollo, algunos de los cuales ya han asegurado la inversión de la industria, un paso importante hacia una amplia difusión a la comunidad investigadora. Otras tecnologías se han mostrado muy prometedoras y han ganado popularidad entre la comunidad de biofísica de moléculas individuales, mientras que otras están disponibles como pruebas de concepto en solo uno o unos pocos laboratorios.
Cuadro 1 Proteómica global basada en espectrometría de masas
La última década vio la maduración del uso de MS en proteómica global. El flujo de trabajo típico de la proteómica es de naturaleza 'ascendente' e implica digerir una muestra de proteína utilizando una proteasa y caracterizar los péptidos resultantes mediante MS. Por lo general, se realizan dos tipos de mediciones en sucesión: (1) los espectros MS 1 analizan las masas de un conjunto de péptidos presentes en el espectrómetro de masas en un momento dado y (2) los espectros MS 2 analizan las estructuras de especies de iones peptídicos identificados en el MS 1 aislando, fragmentando y midiendo las masas de fragmentos de uno o algunos de ellos. (3) A continuación, los péptidos identificados a partir de los espectros de MS 2 se vuelven a mapear en proteínas para inferir la abundancia total de proteínas.
Los espectrómetros de masas actuales tienen inconvenientes en términos de su rango dinámico, la longitud de lectura (longitud del péptido) de los péptidos 'secuenciados' y sesgos en la detectabilidad que surgen del mecanismo de ionización, la transmisión y el analizador de masas utilizado. En consecuencia, aunque existen métodos proteómicos 'de arriba hacia abajo' capaces de analizar proteínas intactas, la mayoría de los enfoques proteómicos de última generación caracterizan el proteoma con un alto número de proteínas, pero en promedio caracterizan proteínas con baja cobertura de secuencia y baja profundidad de secuenciación.........
(*) Una vez que esta en la pagina del articulo, pulsando el botón derecho puede acceder a su traducción al idioma español Este blog de bioquímica-clínica está destinado a bioquímicos y médicos; la información que contiene es de actualización y queda a criterio y responsabilidad de los mencionados profesionales, el uso que le den a la misma. Nueva presentación el 10 de Abril.
Cordiales saludos.
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico-UBA.
Ciudad de Buenos Aires. R. Argentina
