Wu Enhui, Qiao Liang*
Waaxda Chemistry, Jaamacadda Fudan, Shanghai 200433, Shiinaha
Microorganisms waxay si dhow ula xiriiraan cudurrada iyo caafimaadka aadanaha. Sida loo fahmo ka kooban bulshooyinka microbial iyo shaqooyinkooda waa arrin weyn oo u baahan in si degdeg ah loo darso. Sanadihii la soo dhaafay, metaproteomics waxay noqotay habab farsamo oo muhiim ah oo lagu barto halabuurka iyo shaqada microorganisms. Si kastaba ha ahaatee, kakanaanta iyo kala duwanaanshiyaha sare ee muunadaha bulshada microbial, habaynta muunada, helida xogta spectrometry mass iyo falanqaynta xogta ayaa noqday saddexda caqabadood ee ugu waaweyn ee hadda wajahaya metaproteomics. Falanqaynta metaproteomics, inta badan waxaa lagama maarmaan ah in la wanaajiyo pretreatment ee noocyada kala duwan ee muunado iyo qaadashada kala duwanaansho microbial kala duwan, kobcinta, soo saarista iyo qorshayaasha lysis. Si la mid ah proteome-ka nooc ka mid ah, hababka helidda xogta spectrometry mass ee metaproteomics waxaa ka mid ah habka xog-ku-tiirsanaanta (DDA) iyo qaabka xog-helidda madax-bannaan (DIA). Habka helitaanka xogta DIA ayaa si buuxda u ururin kara macluumaadka peptide ee muunada waxayna leedahay awood horumarineed oo weyn. Si kastaba ha ahaatee, sababtoo ah kakanaanta shaybaarada metaproteome, falanqaynteeda xogta DIA waxay noqotay dhibaato weyn oo caqabad ku ah daboolida qoto dheer ee metaproteomics. Marka la eego falanqaynta xogta, tallaabada ugu muhiimsan waa dhismaha kaydinta xogta isku xigxiga borotiinka. Baaxadda iyo dhammaystirka kaydka ma aha oo kaliya inay saameyn weyn ku yeeshaan tirada aqoonsiga, laakiin sidoo kale waxay saameeyaan falanqaynta noocyada iyo heerarka shaqada. Waqtigan xaadirka ah, heerka dahabiga ah ee dhismaha xogta metaproteome waa xogta isku xigxiga borotiinka oo ku salaysan metagenome. Isla mar ahaantaana, habka shaandhaynta xogta xogta dadweynaha ee ku salaysan raadinta soo noqnoqota ayaa sidoo kale la xaqiijiyay inay leedahay qiimo la taaban karo oo xooggan. Marka loo eego xeeladaha falanqaynta xogta gaarka ah, hababka falanqaynta xogta ee peptide-ku-salaysan ee DIA ayaa qabsaday qaab guud oo dhammaystiran. Horumarinta barasho qoto dheer iyo sirdoonka macmal, waxay si weyn kor ugu qaadi doontaa saxnaanta, daboolida iyo falanqaynta falanqaynta xogta makroproteomic. Marka la eego falanqaynta bioinformatics ee hoose, qalab taxan oo taxane ah ayaa la sameeyay sannadihii la soo dhaafay, kuwaas oo samayn kara sharraxaadda noocyada heerka borotiinka, heerka peptide iyo heerka hiddasidaha si loo helo halabuurka bulshooyinka microbial. Marka la barbar dhigo hababka kale ee omics, falanqaynta shaqeynta ee bulshooyinka microbial waa sifo gaar ah oo ah makroproteomics. Macroproteomics waxay noqotay qayb muhiim ah oo ka mid ah falanqaynta multi-omics ee bulshooyinka microbial-ka ah, waxayna weli leedahay awood horumarineed oo weyn marka la eego qoto dheeraanta daboolka, dareenka ogaanshaha, iyo dhammaystirka falanqaynta xogta.
01 Tusaalaha daaweynta ka hor
Waqtigan xaadirka ah, tignoolajiyada metaproteomics ayaa si weyn loogu isticmaalay cilmi baarista microbiome aadanaha, ciidda, cuntada, badweynta, dhoobada firfircoon iyo beeraha kale. Marka la barbar dhigo falanqaynta borotiinka ee hal nooc, muunadda pretreatment ee metaproteome ee muunado qalafsan ayaa wajahaya caqabado badan. Halabuurka microbial ee shaybaarada dhabta ah waa mid adag, kala duwanaanshaha firfircoon ee fara badan waa weyn yahay, qaab dhismeedka gidaarka unugga ee noocyada kala duwan ee jeermiska waa mid aad u kala duwan, iyo shaybaarada inta badan waxaa ku jira xaddi badan oo borotiinada martida loo yahay iyo wasakh kale. Sidaa darteed, falanqaynta metaproteome, inta badan waa lagama maarmaan in la hagaajiyo noocyada kala duwan ee shaybaarada iyo qaadashada kala-soocidda microbial kala duwan, kobcinta, soo saarista iyo nidaamyada lysis.
Soo saarista metaproteome-yada microbial-ka ee muunado kala duwan ayaa leh wax u eg iyo sidoo kale kala duwanaansho gaar ah, laakiin hadda waxaa jira la'aanta habsocod hore oo midaysan oo loogu talagalay noocyada kala duwan ee muunado metaproteome.
02 Helitaanka xogta spectrometry Mass
Falanqaynta proteome ee shotgun, isku darka peptide ka dib daawaynta ka hor ayaa marka hore lagu kala soocaa tiirka chromatographic, ka dibna waxay gashaa spectrometer-ka tirada badan ee helitaanka xogta ka dib ionization. Si la mid ah falanqaynta borotiinka noocyada hal nooc, hababka helitaanka xogta spectrometry mass ee falanqaynta makroproteome waxaa ka mid ah qaabka DDA iyo qaabka DIA.
Iyada oo dib-u-soo-celinta joogtada ah iyo cusboonaysiinta aaladaha spectrometry-ga tirada badan, aaladaha spectrometry mass leh dareenka sare iyo xallinta ayaa lagu dabaqaa metaproteome, iyo qoto dheeraanta daboolida falanqaynta metaproteome sidoo kale si joogto ah ayaa loo wanaajiyay. Muddo dheer, taxane ah qalab spectrometry mass spectrometry ah oo heer sare ah oo uu madax u yahay Orbitrap ayaa si weyn loogu isticmaalay metaproteome.
Shaxda 1 ee qoraalka asalka ah ayaa muujinaya qaar ka mid ah daraasadaha wakiillada ee metaproteomics laga bilaabo 2011 ilaa hadda marka la eego nooca muunada, istiraatiijiyadda falanqaynta, aaladda spectrometry mass, habka iibsiga, software falanqaynta, iyo tirada aqoonsiga.
03 Falanqaynta xogta spectrometry mass
3.1 Xeeladda falanqaynta xogta ee DDA
3.1.1 Raadinta Database
3.1.2de novoistiraatijiyad isku xigxiga
3.2 Xeeladda falanqaynta xogta DIA
04 Kala soocida noocyada iyo sharraxaadda shaqada
Halabuurka bulshooyinka microbial ee heerarka kala duwan ee taxonomic waa mid ka mid ah meelaha ugu muhiimsan ee cilmi-baarista microbiome-ka. Sanadihii la soo dhaafay, qalab taxan oo taxan ayaa la sameeyay si loo qeexo noocyada heerka borotiinka, heerka peptide, iyo heerka hiddasidaha si loo helo ka kooban bulshooyinka microbial.
Nuxurka sharraxaadda shaqeyntu waa in la isbarbar dhigo taxanaha borotiinka ee la beegsanayo iyo xogta taxanaha borotiinka shaqeyneysa. Isticmaalka xogta xogta shaqada hidda-wadaha sida GO, COG, KEGG, eggNOG, iwm., falanqaynta faaqidaadda kala duwan ee shaqada ayaa lagu samayn karaa borotiinada ay aqoonsadeen macroproteomes. Aaladaha qoraalka waxaa ka mid ah Blast2GO, DAVID, KOBAS, iwm.
05 Kooban iyo Muuqaal
Microorganisms-ku waxay door muhiim ah ka ciyaaraan caafimaadka dadka iyo cudurada. Sanadihii la soo dhaafay, metaproteomics waxay noqotay habab farsamo oo muhiim ah oo lagu barto shaqada bulshooyinka microbial. Habka falanqaynta ee metaproteomics wuxuu la mid yahay kan hal-nooc ka mid ah proteomics, laakiin sababtoo ah kakanaanta shayga cilmi-baarista ee metaproteomics, xeelado cilmi-baaris gaar ah ayaa loo baahan yahay in la qaato tallaabo kasta oo falanqayn ah, laga bilaabo muunad ka-hortag, helitaanka xogta ilaa falanqaynta xogta. Waqtigan xaadirka ah, iyada oo ay ugu wacan tahay hagaajinta hababka ka-hortagga, hal-abuurka joogtada ah ee tignoolajiyada spectrometry mass iyo horumarinta degdega ah ee bioinformatics, metaproteomics ayaa horumar weyn ka sameeyay qoto-dheeraanta aqoonsiga iyo baaxadda codsiga.
Habka daawaynta ka hor ee shaybaarada macroproteome, dabeecadda muunada waa in marka hore la tixgeliyaa. Sida loo kala saaro unugyada yaryar ee unugyada deegaanka iyo borotiinada waa mid ka mid ah caqabadaha ugu muhiimsan ee wajahaya macroproteomes, iyo dheelitirka u dhexeeya waxtarka kala soocida iyo luminta microbial waa dhibaato degdeg ah oo la xalliyo. Marka labaad, soo saarista borotiinka ee microorganisms waa inay tixgelisaa kala duwanaanshaha ay keento kala duwanaanshaha qaabdhismeedka bakteeriyada kala duwan. Muunadaha makroproteome ee kala duwanaanshaha raadraaca waxay sidoo kale u baahan yihiin habab daweyn kahor oo gaar ah.
Marka la eego aaladaha spectrometry mass spectrometry, aaladaha guud ee mass spectrometry waxay soo mareen isbadal ka yimid cabirrada tirada badan ee ku saleysan falanqeeyayaasha mass Orbitrap sida LTQ-Orbitrap iyo Q Exactive to spectrometers oo ku saleysan dhaqdhaqaaqa ion oo ay weheliyaan falanqeeyayaasha tirada badan ee waqtiga-of-flight sida timsTOF Pro . Qalabka timsTOF ee taxanaha ah ee leh macluumaadka cabbirka dhaqdhaqaaqa ion waxay leeyihiin saxnaanta ogaanshaha sare, xaddidaadda ogaanshaha hooseeya, iyo ku celcelin wanaagsan. Waxay si tartiib tartiib ah u noqdeen aalado muhiim u ah cilmi-baarisyo kala duwan oo u baahan ogaanshaha spectrometry mass, sida proteome, metaproteome, iyo metabolome ee hal nooc. Waxaa xusid mudan in muddo dheer, kala duwanaanshaha firfircoon ee qalabka spectrometry mass ay xaddiday qoto dheeraanta daboolida borotiinka ee cilmi-baarista metaproteome. Mustaqbalka, aaladaha spectrometry mass oo leh kala duwanaansho firfircooni weyn ayaa wanaajin kara dareenka iyo saxnaanta aqoonsiga borotiinka ee metaproteomes.
Helitaanka xogta spectrometry mass spectrometry, in kasta oo habka helitaanka xogta DIA si weyn loo qaatay boroteome ka mid ah noocyada, inta badan falanqaynta macroproteome hadda waxay isticmaalaan habka xogta DDA. Habka helista xogta DIA waxay si buuxda u heli kartaa macluumaadka ion jajabka ee muunada, marka la barbar dhigo qaabka xogta DDA, waxay awood u leedahay inay si buuxda u hesho macluumaadka peptide ee muunada macroproteome. Si kastaba ha ahaatee, sababtoo ah kakanaanta sare ee xogta DIA, falanqaynta xogta macroproteome DIA ayaa weli la kulma dhibaatooyin waaweyn. Horumarinta sirdoonka macmal iyo barashada qoto dheer ayaa la filayaa inay hagaajiso saxnaanta iyo dhamaystirka falanqaynta xogta DIA.
Falanqaynta xogta metaproteomics, mid ka mid ah tillaabooyinka muhiimka ah waa dhismaha xogta isku xigxiga borotiinka. Meelaha cilmi-baarista ee caanka ah sida ubaxa mindhicirka, xogta xogta microbial mindhicirka sida IGC iyo HMP ayaa loo isticmaali karaa, natiijooyin aqoonsi oo wanaagsan ayaa la gaaray. Inta badan falanqaynta metaproteomics kale, xeeladda dhismaha xogta ugu waxtarka badan ayaa weli ah in la sameeyo muunad-gaar ah xogta taxanaha borotiinka oo ku salaysan xogta isku xigxiga metagenomic. Shaybaarada beesha microbial ee leh kakanaanta sare iyo baaxadda firfircoon ee ballaaran, waxaa lagama maarmaan ah in la kordhiyo qoto dheer ee isku xigxiga si loo kordhiyo aqoonsiga noocyada yar-yar, si loo hagaajiyo daboolka xogta taxanaha borotiinka. Marka xogta isku xigxiga ay maqan tahay, habka raadinta ku celcelinta ayaa la isticmaali karaa si loo wanaajiyo xogta xogta dadweynaha. Si kastaba ha ahaatee, raadinta ku celcelinta waxay saameyn kartaa xakamaynta tayada FDR, markaa natiijooyinka raadinta waxay u baahan yihiin in si taxadar leh loo hubiyo. Intaa waxaa dheer, ku-dhaqanka moodooyinka xakamaynta tayada tayada ee FDR ee falanqaynta metaproteomics ayaa wali mudan in la baadho. Marka la eego istiraatijiyadda raadinta, istaraatiijiyada maktabadda spectral hybrid spectral waxay wanaajin kartaa qoto dheeraanta daboolida metaproteomics DIA. Sannadihii ugu dambeeyay, maktabadda la saadaaliyay ee la sameeyay ee ku salaysan barashada qoto dheer waxay muujisay waxqabad heersare ah xagga boroteomiyada DIA. Si kastaba ha ahaatee, xog-ururinta metaproteome waxa ay inta badan ka kooban tahay malaayiin borotiinno ah, taas oo keenta in baaxad weyn oo maktabado muuqaal ah oo la saadaaliyay, ay cunaan agabyo badan oo xisaabinta ah, waxayna keenaan goob goobeed oo ballaaran. Intaa waxaa dheer, isku midka ah ee u dhexeeya taxanaha borotiinka ee metaproteomes aad ayuu u kala duwan yahay, taas oo adkeyneysa in la hubiyo saxnaanta qaabka saadaasha maktabadda, sidaas awgeed maktabadaha spectral ee la saadaaliyay ayaan si ballaaran loo isticmaalin metaproteomics. Intaa waxaa dheer, soo-jeedinta borotiinka cusub iyo xeeladaha tafatirka kala soocida ayaa loo baahan yahay in la horumariyo si loogu dabaqo falanqaynta metaproteomics ee borotiinada la midka ah ee isku xigxiga.
Marka la soo koobo, sida tignoolajiyada cilmi-baarista microbiome ee soo baxaysa, tignoolajiyada metaproteomics waxay gaadhay natiijooyin cilmi baaris oo muhiim ah waxayna sidoo kale leedahay awood horumarineed oo weyn.
Waqtiga boostada: Agoosto-30-2024