Wu Enhui, Qiao Liang*
Departemantan'ny Chemistry, Oniversite Fudan, Shanghai 200433, Shina
Mifandray akaiky amin'ny aretina sy ny fahasalaman'ny olombelona ny microorganisms. Ny fomba fahatakarana ny firafitry ny vondrom-piarahamonina mikraoba sy ny asany dia olana lehibe mila fandalinana maika. Tato anatin'ny taona vitsivitsy, ny metaproteomika dia lasa fitaovana ara-teknika manan-danja hianarana ny firafitry sy ny asan'ny zavamiaina bitika. Na izany aza, noho ny fahasarotana sy ny fahasamihafan'ny santionan'ny vondrom-piarahamonina mikraoba, ny fanodinana santionany, ny fahazoana angon-drakitra spectrometry faobe ary ny famakafakana angon-drakitra dia nanjary fanamby telo lehibe atrehin'ny metaproteomika amin'izao fotoana izao. Amin'ny famakafakana metaproteomika, matetika dia ilaina ny manatsara ny fikarakarana ny karazana santionany isan-karazany ary ny fanasarahana mikraoba isan-karazany, ny fanatsarana, ny fitrandrahana ary ny lysis. Mitovy amin'ny proteome amin'ny karazana tokana, ny maodely fanangonana angon-drakitra spektrometrika faobe ao amin'ny metaproteomika dia ahitana ny fomba fahazoana miankin-doha amin'ny data (DDA) sy ny fomba fahazoana tsy miankina amin'ny data (DIA). Ny fomba fahazoana angon-drakitra DIA dia afaka manangona tanteraka ny fampahalalana momba ny peptide amin'ny santionany ary manana fahafahana lehibe amin'ny fampandrosoana. Na izany aza, noho ny fahasarotan'ny santionany metaproteome, ny famakafakana ny angona DIA dia lasa olana lehibe manakana ny fandrakofana lalina ny metaproteomika. Raha ny momba ny famakafakana angon-drakitra, ny dingana lehibe indrindra dia ny fananganana angon-drakitra filaharana proteinina. Ny habeny sy ny fahafenoan'ny angon-drakitra dia tsy vitan'ny hoe misy fiantraikany lehibe amin'ny isan'ny famantarana, fa misy fiantraikany amin'ny famakafakana amin'ny karazana sy ny haavon'ny asa. Amin'izao fotoana izao, ny fenitry ny volamena amin'ny fananganana tahiry metaproteome dia angon-drakitra filaharana proteinina mifototra amin'ny metagenome. Mandritra izany fotoana izany, ny fomba fanivanana angon-drakitra ho an'ny daholobe mifototra amin'ny fikarohana miverimberina dia voaporofo ihany koa fa manana lanja azo ampiharina matanjaka. Avy amin'ny fomba fijerin'ny paikady famakafakana angon-drakitra manokana, ny fomba famakafakana data DIA mifototra amin'ny peptide dia nibodo ny tena mahazatra. Miaraka amin'ny fampiroboroboana ny fianarana lalina sy ny faharanitan-tsaina artifisialy, dia hampiroborobo be ny fahitsiana, ny fandrakofana ary ny famakafakana haingana ny famakafakana angon-drakitra macroproteomic. Raha ny momba ny famakafakana bioinformatics midina any ambany, dia nisy andiana fitaovana fanoritsoritana novolavolaina tato anatin'ny taona vitsivitsy, izay afaka manao fanamarihana karazana amin'ny haavon'ny proteinina, ny haavon'ny peptide ary ny haavon'ny fototarazo hahazoana ny firafitry ny vondrom-piarahamonina mikraoba. Raha ampitahaina amin'ny fomba omics hafa, ny famakafakana fampiasa amin'ny vondrom-piarahamonina mikraoba dia singa miavaka amin'ny macroproteomics. Ny macroproteomics dia lasa ampahany manan-danja amin'ny famakafakana multi-omics amin'ny vondrom-piarahamonina mikraoba, ary mbola manana taham-pampandrosoana lehibe eo amin'ny resaka halalin'ny fandrakofana, ny fahatsapan'ny maso ary ny fahafenoan'ny famakafakana angon-drakitra.
01 Santionany fitsaboana mialoha
Amin'izao fotoana izao, ny teknolojia metaproteomika dia nampiasaina betsaka tamin'ny fikarohana ny microbiome olombelona, ny tany, ny sakafo, ny ranomasina, ny fotaka mavitrika ary ny saha hafa. Raha ampitahaina amin'ny famakafakana proteome amin'ny karazana tokana, dia miatrika fanamby bebe kokoa ny santionan'ny fitsaboana mialoha ny metaproteome amin'ny santionany sarotra. Ny firafitry ny mikraoba ao amin'ny tena santionany dia sarotra, ny isan-karazany mavitrika be dia be, ny firafitry ny rindrin'ny sela isan-karazany microorganisms samy hafa dia tena samy hafa, ary ny santionany matetika ahitana be dia be ny mpampiantrano proteinina sy ny loto hafa. Noho izany, amin'ny famakafakana ny metaproteome, dia ilaina matetika ny manatsara ny karazana santionany ary manangana rafitra fanasarahana mikraoba isan-karazany, fanatsarana, fitrandrahana ary lysis.
Ny fitrandrahana metaproteôma mikraoba avy amin'ny santionany samihafa dia manana fitoviana sasany ary misy fahasamihafana sasany, saingy amin'izao fotoana izao dia misy ny tsy fahampian'ny dingana mialoha ny fanodinana ho an'ny karazana metaproteome santionany.
02 Fikarohana angon-drakitra spectrometry faobe
Ao amin'ny famakafakana proteome basy, ny fangaro peptide aorian'ny fitsaboana dia misaraka voalohany ao amin'ny tsanganana chromatographic, ary avy eo dia miditra amin'ny spectrometer faobe mba hahazoana angon-drakitra aorian'ny ionization. Mitovy amin'ny famakafakana proteome karazana tokana, ny maodely fahazoana angon-drakitra spektrométrie faobe amin'ny famakafakana macroproteome dia ahitana ny maody DDA sy ny maody DIA.
Miaraka amin'ny fanavaozana tsy tapaka sy fanavaozana ny fitaovana spektrometrika faobe, ny fitaovana spektrometrika faobe miaraka amin'ny fahatsapan-tena sy famahana avo kokoa dia ampiharina amin'ny metaproteome, ary ny halalin'ny fandrakofana ny famakafakana metaproteome dia hatsaraina hatrany. Nandritra ny fotoana ela, andiana fitaovana spektrometrika faobe avo lenta notarihin'i Orbitrap no nampiasaina betsaka tamin'ny metaproteome.
Ny tabilao 1 amin'ny lahatsoratra tany am-boalohany dia mampiseho fanadihadiana solontena sasany momba ny metaproteomika nanomboka tamin'ny 2011 ka hatramin'izao amin'ny lafiny karazana santionany, paikady famakafakana, fitaovana spektrometrika faobe, fomba fahazoana, rindrambaiko famakafakana, ary isan'ny famantarana.
03 Famakafakana data spectrometry faobe
3.1 Tetikady famakafakana data DDA
3.1.1 Fikarohana angon-drakitra
3.1.2de novotetika sequencing
3.2 paikady famakafakana data DIA
04Species fanasokajiana sy asa annotation
Ny firafitry ny vondrom-piarahamonina mikraoba amin'ny ambaratonga isan-karazany dia iray amin'ireo sehatra fikarohana fototra amin'ny fikarohana microbiome. Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, nisy andiana fitaovana fanoritsoritana novolavolaina mba hanoratana karazana amin'ny haavon'ny proteinina, ny haavon'ny peptide ary ny haavon'ny fototarazo hahazoana ny firafitry ny vondrom-piarahamonina mikraoba.
Ny fototry ny fanamarihan'ny asa dia ny fampitahana ny filaharan'ny proteinina kendrena amin'ny angon-drakitra filaharana proteinina miasa. Amin'ny fampiasana angon-drakitra momba ny fototarazo toy ny GO, COG, KEGG, eggNOG, sns., dia azo atao amin'ny proteinina fantatra amin'ny macroproteomes ny famakafakana annotation isan-karazany. Ny fitaovana fanamarihana dia ahitana Blast2GO, DAVID, KOBAS, sns.
05Famintinana sy fijery
Manana anjara toerana lehibe amin'ny fahasalaman'ny olombelona sy ny aretina ny microorganism. Tato anatin'ny taona vitsivitsy, ny metaproteomika dia lasa fitaovana ara-teknika manan-danja hianarana ny asan'ny vondrom-piarahamonina mikraoba. Ny dingan'ny famakafakana ny metaproteomika dia mitovy amin'ny an'ny karazana proteomika tokana, saingy noho ny fahasarotan'ny fikarohana momba ny metaproteomika, dia ilaina ny paikady fikarohana manokana isaky ny dingana famakafakana, manomboka amin'ny santionany mialoha ny fitsaboana, ny fahazoana angon-drakitra mankany amin'ny fanadihadiana angona. Amin'izao fotoana izao, noho ny fanatsarana ny fomba fitsaboana, ny fanavaozana mitohy amin'ny teknolojia spectrometry faobe ary ny fivoaran'ny bioinformatics haingana, ny metaproteomika dia nanao fandrosoana lehibe amin'ny halalin'ny famantarana sy ny fampiharana.
Amin'ny dingan'ny fitsaboana mialoha ny santionan'ny macroproteome dia tsy maintsy jerena aloha ny toetran'ny santionany. Ny fomba fanavahana ny zavamiaina bitika amin'ny sela sy ny proteinina amin'ny tontolo iainana dia iray amin'ireo fanamby lehibe atrehin'ny macroproteomes, ary ny fifandanjana eo amin'ny fahombiazan'ny fisarahana sy ny fatiantoka mikraoba dia olana maika tokony hovahana. Faharoa, ny fitrandrahana proteinina ny zavamiaina bitika dia tsy maintsy mandray an-tsaina ny fahasamihafana ateraky ny heterogeneity ara-drafitra ny bakteria isan-karazany. Ny santionany macroproteome ao amin'ny faritra trace koa dia mitaky fomba fitsaboana manokana.
Raha ny momba ny fitaovana spektrometrika faobe, ny zavamaneno spektrométrie faobe mahazatra dia nandalo fiovana avy amin'ny spektromètre faobe mifototra amin'ny mpandinika faobe Orbitrap toy ny LTQ-Orbitrap sy Q Exactive mankany amin'ny spektrometra faobe mifototra amin'ny fivezivezena ion miaraka amin'ireo mpandinika faobe amin'ny fotoana sidina toy ny timsTOF Pro. . Ny andian-tsarimihetsika timsTOF miaraka amin'ny fampahalalam-baovao momba ny fivezivezena ion dia manana fahitsiana avo lenta, fetran'ny fahitana ambany, ary azo averina tsara. Lasa fitaovana manan-danja tsikelikely izy ireo amin'ny sehatry ny fikarohana isan-karazany izay mitaky ny fitiliana spectrometry faobe, toy ny proteome, metaproteome, ary metabolome amin'ny karazana tokana. Tsara ny manamarika fa nandritra ny fotoana ela, ny isan-karazany mavitrika amin'ny fitaovana spectrometry faobe dia nametra ny halalin'ny proteinina amin'ny fikarohana metaproteome. Amin'ny ho avy, ny fitaovana spectrometry faobe miaraka amin'ny sehatra mavitrika lehibe kokoa dia afaka manatsara ny fahatsapana sy ny fahamarinan'ny famantarana proteinina amin'ny metaproteome.
Ho an'ny fahazoana angon-drakitra spektrométrie faobe, na dia efa noraisina be aza ny fomba fahazoana angon-drakitra DIA tao amin'ny proteome karazany iray, ny ankamaroan'ny famakafakana macroproteome ankehitriny dia mbola mampiasa ny fomba fahazoana angon-drakitra DDA. Ny fomba fahazoana angon-drakitra DIA dia afaka mahazo tanteraka ny fampahafantarana ion sombintsombiny amin'ny santionany, ary raha ampitahaina amin'ny fomba fahazoana angon-drakitra DDA, dia manana fahafahana hahazo tanteraka ny fampahalalana peptide amin'ny santionany macroproteome. Na izany aza, noho ny fahasarotan'ny angon-drakitra DIA, ny famakafakana ny data macroproteome DIA dia mbola miatrika fahasahiranana lehibe. Ny fampivoarana ny faharanitan-tsaina artifisialy sy ny fianarana lalina dia antenaina hanatsara ny fahitsiana sy ny fahafenoan'ny famakafakana data DIA.
Ao amin'ny famakafakana angon-drakitra momba ny metaproteomika, iray amin'ireo dingana lehibe ny fananganana angon-drakitra filaharana proteinina. Ho an'ny faritra fikarohana malaza toy ny flora intestinal dia azo ampiasaina ny angon-drakitra mikraoba tsinay toy ny IGC sy HMP, ary azo ny vokatra famantarana tsara. Ho an'ny ankamaroan'ny famakafakana metaproteomika hafa, ny paikadin'ny fananganana angon-drakitra mahomby indrindra dia ny fametrahana angon-drakitra momba ny filaharan'ny proteinina santionany mifototra amin'ny angon-drakitra filaharana metagenomika. Ho an'ny santionan'ny vondrom-piarahamonina mikraoba miaraka amin'ny fahasarotana avo sy ny halehiben'ny dinamika lehibe, dia ilaina ny mampitombo ny halalin'ny filaharana mba hampitomboana ny famantarana ny karazan-javamaniry ambany, ka manatsara ny fandrakofana ny angon-drakitra filaharana proteinina. Rehefa tsy ampy ny angon-drakitra filaharana, dia azo ampiasaina ny fomba fikarohana miverimberina mba hanatsarana ny angon-drakitra ho an'ny daholobe. Na izany aza, ny fikarohana miverimberina dia mety hisy fiantraikany amin'ny fanaraha-maso ny kalitaon'ny FDR, noho izany dia mila jerena tsara ny valin'ny fikarohana. Ho fanampin'izany, ny fampiharana ny maodely fanaraha-maso kalitao FDR nentim-paharazana amin'ny famakafakana metaproteomika dia mbola mendrika hojerena. Raha resaka paikadin'ny fikarohana, ny paikadin'ny tranomboky hybrid spectral dia afaka manatsara ny halalin'ny fandrakofana ny metaproteomika DIA. Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, ny tranomboky spektral efa voavolavola mifototra amin'ny fianarana lalina dia nampiseho fahombiazana ambony amin'ny proteomika DIA. Na izany aza, ny angon-drakitra metaproteome matetika dia misy fidirana proteinina an-tapitrisany, izay miteraka fitehirizam-bokin'ny spectral marobe, mandany loharanon-karena informatika maro, ary miteraka habaka fikarohana lehibe. Ankoatr'izay, ny fitoviana misy eo amin'ny filaharan'ny proteinina ao amin'ny metaproteomes dia miovaova be, ka sarotra ny miantoka ny fahamarinan'ny maodely faminaniana momba ny famakiam-boky spectral, noho izany dia tsy nampiasaina betsaka tamin'ny metaproteomika ny tranomboky spektral. Ankoatr'izay, mila amboarina ny paikadin'ny fanasokajiana proteinina vaovao sy ny fanasokajiana mba hampiharina amin'ny famakafakana metaproteomika amin'ny proteinina mitovitovy amin'izany.
Raha fintinina, amin'ny maha-teknolojia fikarohana microbiome vao misondrotra, ny teknôlôjia metaproteomika dia nahazo valim-pikarohana manan-danja ary manana fivoarana lehibe ihany koa.
Fotoana fandefasana: Aug-30-2024