Proteomic analyses of biological samples by using different mass spectrometric strategies

Abstract

The advent of soft ionization techniques MALDI and ESI have opened the doors of mass spectrometry to biological samples. Particularly protein research exploited this opportunity to the utmost that qualitative, quantitative, structural and distributional analyses of proteins have become achievable. Comparison of all expressed proteins belonging to two or more states is defined as differential proteomics and commonly performed either separating the proteins on a gel or separating the peptides in the mixture within a column. In this study, both of these methods were applied to a parasite that causes to the infectious disease, Leishmaniasis. Consequences of the disease become severe when parasite is multiplied in viscera rather than skin. Occurrence of different clinical manifestations is attributed to the variety in species however some species can cause to both such as L.infantum and L.tropica. The purpose of this study was to investigate this duality in L.infantum. Despite originating from two different species, cutaneous leishmaniasis isolates obtained from ten different patients exhibited considerably similar protein profiling on the gels however isolates belonging to five visceral leishmaniasis patients were discriminated from them with regards to protein abundances. Additionally, several differential proteins between cutaneous leishmaniasis and visceral leishmaniasis samples were determined by gel-free approach. Apart from that, another mass spectrometric strategy for the abovementioned distributional analysis namely mass spectrometry imaging was included in the last section. Herein, a method incorporating the application of enzyme with matrix was developed for easy sample preparation to on-tissue digestion and promising results were obtained for a start.

Yumuşak iyonlaşma teknikleri olan MALDI ve elektrospreyin gelişi, kütle spektrometri yönteminin kapılarını biyolojik örneklere açmış oldu. Özellikle protein araştırmaları bu fırsattan alabildiğine yararlandı o kadar ki proteinlerin kalitatif, kantitatif, yapısal ve dağılımsal analizlerleri yapılabilir hale geldi. İki ya da daha fazla duruma ait ifadelenen tüm proteinlerin karşılaştırılması ayrımsal proteomik olarak tanımlanır ve yaygın olarak ya proteinleri jel üzerinde ayrıştırarak ya da kompleks karışımdaki peptitleri kolonda ayrıştırarak yapılır. Bu çalışmada, bu metotların her ikisi de bulaşıcı hastalık leyişmanyöze sebep olan bir parasite uygulanmıştır. Parazit, deri yerine iç organlarda çoğaldığında hastalığın neticesi daha da şiddetli hale gelir. Farklı klinik belirtilerin oluşması türlerdeki çeşitliliğe bağlanır ancak Leishmania infantum ve Leishmania tropica gibi bazı türler her ikisine de sebep olabilir. Bu çalışmanın amacı, L.infantum türünde bu ikililiği protein düzeyinde araştırmaktı. İki farklı türden elde edilmelerine rağmen on farklı hastadan alınan deri leyişmanyöz numuneleri jel üzerinde oldukça benzer protein profilleri ortaya koydu ancak beş içorgansal leyişmanyöz hastalarına ait olan numuneler protein miktarları bakımından onlardan ayrıldılar. Bununla birlikte, jelsiz yaklaşımla deri leyişmanyözü ve iç organsal leyişmanyöz örnekleri arasında birçok ayrımsal protein belirlenmiştir. Bundan başka, yukarıda bahsi geçen dağılımsal analiz için kütle spektrometri görüntüleme olarak adlandırılan bir diğer kütle spektrometrik stratejiye son bölümde yer verilmiştir. Burada, dokuda parçalama yöntemine kolayca örnek hazırlamak için enzim uygulamasını matriks ile birleştiren bir metot geliştirilmiş ve başlangıç için umut verici sonuçlar elde edilmiştir.