Přístroj Platinum představuje průlom v oblasti sekvenování proteinů
Nováček
Přístroj Platinum od společnosti Quantum-Si představuje průlom v oblasti sekvenování proteinů, tj. určování pořadí aminokyselin v jejich struktuře. Je prvním
systémem svého druhu, který využívá metodu sekvenování nové generace (z anj. new generation sequencing, dále jen NGS). V porovnání s tradičními metodami, jako je Edmanova degradace nebo hmotnostní spektrometrie, NGS umožňuje současné čtení
aminokyselinových sekvencí u milionů molekul proteinu najednou. Za použití metody NGS se tak zvyšuje nejen přesnost, s kterou je určeno pořadí základních stavebních jednotek proteinů, ale i celkové množství informací, které lze získat. Příprava vzorků pro tuto metodu sekvenace navíc nevyžaduje vysoce specializovaný personál ani nákladné laboratorní vybavení, a výsledky lze prohlížet v uživatelsky srozumitelném cloudovém prostředí.
Sekvenování proteinů hraje klíčovou roli v široké škále vědních disciplín a aplikací. Jedním z hlavních důvodů jeho využití je možnost detailního studia struktury proteinů. Získání aminokyselinové sekvence umožňuje porozumět prostorovému uspořádání proteinů, což je zásadní pro pochopení jejich biologických funkcí a interakcí s dalšími molekulami v buňce. Na diagnostiku nemocí může mít zcela zásadní vliv, protože proteiny často slouží jako biomarkery a změny v jejich sekvencích mohou indikovat přítomnost nebo vývoj onemocnění.
V oblasti vývoje léčiv sehrává identifikace aminokyselinových sekvencí cílových proteinů také významnou úlohu, protože umožňuje design léčiv, které cílí na specifické aspekty biologických procesů, což může vést k vývoji účinnějších terapeutik. Dalším důvodem analýzy aminokyselinové sekvence proteinu je detekce takzvaných post- translačních modifikací. Prostřednictvím sekvenování totiž lze odhalit různé varianty aminokyselin, což je nezbytné pro porozumění regulace proteinů a jejich role v buněčných procesech. V oblasti výzkumu je sekvenování proteinů nezbytné z důvodu zajištění bezpečnosti při vývoji biotechnologických produktů nebo geneticky modifikovaných organismů před jejich uvedením na trh.
Sekvenování proteinů přispívá k vědeckému pokroku, přinášejíc nové poznatky o složitosti buněčných procesů. V kontextu personalizované medicíny má identifikace abnormalit v sekvenci aminokyselin u postiženého proteinu potenciál poskytnout informace pro personalizované léčebné postupy. Celkově lze říci, že sekvenování proteinů je klíčovým nástrojem, který nám umožňuje proniknout do tajů buněčné biologie a otevírá cestu k novým možnostem v léčbě nemocí a v oblasti biotechnologií.
Odborník
Přístroj Platinum od společnosti Quantum-Si je úplně prvním systémem svého druhu umožňujícím sekvenování proteinů pomocí metody sekvenování nové generace (z anj. new- generation sequencing, dále jen NGS). Na rozdíl od tradičních metod sekvenování proteinů, jakými jsou Edmanova degradace nebo hmotnostní spektrometrie, metoda NGS umožňuje čtení sekvence aminokyselin, základních stavebních jednotek proteinů, u milionů molekul proteinu najednou. Při použití metody NGS se tak zvyšuje nejen přesnost, s kterou je určeno pořadí aminokyselin v proteinu, ale i celkové množství informací, které lze získat. Příprava
vzorků pro tuhle metodu sekvenace navíc nevyžaduje vysoce specializovaný personál ani nákladné laboratorní vybavení, a výsledky lze prohlížet v uživatelsky srozumitelném cloudovém prostředí.
Pracovní postup přípravy vzorků spočívá jednoduše v rozštěpení proteinu na méně dlouhé peptidy, z kterých je ve sledu několika enzymatických reakcí vytvořena tzv. peptidová knihovna, obsahující milióny fragmentů původního proteinu se schopností zachytit se na povrchu sekvenačního čipu. Samotná technologie sekvenace je založena na využití takzvaných rozpoznávačů (z anj. recognizers) aminokyselin, které se cyklicky vážou na molekuly peptidů přichycených na pevném nosiči a na základě svého vazebního partnera a síle vazby vysílají specifický optický signál, umožňující identifikaci dané aminokyseliny. V každém dalším cyklu dochází k odštěpení poslední rozeznané aminokyseliny v daném peptidu a proces identifikace se opakuje na další aminokyselině v pořadí. Jelikož tento proces probíhá paralelně na všech peptidech na čipu, jejichž sekvence aminokyselin se vzájemně překrývají, při následné automatizované analýze v dochází k zarovnání těchto sekvencí do podoby jedné dlouhé molekuly, tedy kompletní sekvence proteinu. Výsledné pořadí aminokyselin v osekvenovaném proteinu se posléze porovná se zvolenou referencí, přičemž je možné identifikovat potencionálně patologické varianty proteinu ve klinické vzorce, z které byla připravena peptidová knihovna, nebo nový funkční typ bílkoviny. Vzhledem na vazební vlastnosti rozpoznávačů lze navíc zjistit i určité specifické variace aminokyselin, které standardně vznikají při tvorbě proteinů v buňkách, v procesech obecně zvaných post-translační modifikace, a výrazně ovlivňují výslednou funkci, lokalizaci a životnost finálního proteinu.
Grafickou reprezentaci popsaného procesu sekvenace lze zhlédnout na stránkách výrobce,
zde: https://www.quantum-si.com/technology/
————-
EN mutace – zkrácená verze
The sequencing technology is based on the Next-Generation Sequencing (NGS) method, allowing for massively parallel sequencing of a peptide library immobilized on a solid phase.
The sample preparation involves the enzymatic cleavage of proteins into shorter peptides, followed by a series of reactions to create a peptide library that can be efficiently captured on the surface of the sequencing chip. The uniqueness of this technologylies in its utilization of amino acid recognizers during the sequencing process. These recognizers cyclically bind to peptide molecules attached to a solid support. By emitting a specific optical signal based on their binding partner and the strength of the interaction, they facilitate the identification of amino acids within the sequence. In each subsequent cycle, the last N-terminal amino acid is cleaved off, and the identification process is repeated on the next amino acid in the given peptide.
