ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Книги сотрудников факультета

Лебедев А.Т., Артеменко К.А., Самгина Т.Ю.

Основы масс-спектрометрии белков и пептидов

Москва: Техносфера, 2012. - 176 с.+ 4 с. цв. вкл.
ISBN 978-5-94836-334-9


Книга представляет собой первое учебное пособие на русском языке по основам масс-спектрометрии белков и пептидов. Цель настоящего издания - заинтересовать молодых исследователей информативной, красивой и востребованной во всем мире дисциплиной, дать возможность более эффективно применять масс-спектрометрию для решения фундаментальных и прикладных научных задач. Книга написана в формате лекций для начинающих, хорошо иллюстрирована и сопровождается представительным списком цитированной литературы.

Издание рассчитано на студентов и аспирантов химических, физико-химических, биологических и медицинских специальностей; будет полезно научным сотрудникам, уже работающим в области исследований белков и пептидов или интересующимся этим научным направлением.


Содержание

   Предисловие    7
   Использованные сокращения    9
   Введение    11
Глава 1. Методы ионизации молекул пептидов и белков 14
   1.1. Бомбардировка быстрыми атомами, БВА (Fast Atom Bombardment, FAB)    14
   1.2. Матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация, МАЛДИ (Martix Assisted Laser Desorption/Ionization, MALDI) 16
   1.3. Ионизация электрораспылением, ИЭР (Electrospray Ionization, ESI)    19
Глава 2. Измерение молекулярной массы пептидов и белков 25
Глава 3. Установление первичной структуры пептидов 34
   3.1. Деградация по Эдману    34
   3.2. Идентификация пептидов по сиквенсу кДНК    36
   3.3. Леддерное секвенирование    37
Глава 4. Масс-спектрометрическое секвенирование 39
   4.1. Номенклатура фрагментных ионов пептидов    39
   4.2. Масс-спектры отрицательных ионов    45
   4.3. Методы инициирования фрагментации молекулярных ионов 46
   4.3.1. Диссоциация, активированная соударениями, ДАС (Collisionally Activated Dissociation, CAD)    47
   4.3.2. Диссоциация индуцированная столкновениямис поверхностью, ДИП (Surface Induced Dissociation (SID)    56
   4.3.3. Диссоциация при захвате электрона, ДЗЭ(Electron Capture Dissociation, ECD)    59
   4.3.4. Диссоциация при переносе электрона, ДПЭ(Electron Transfer Dissociation, ETD)    64
   4.3.5. Фотоактивация диссоциации    65
   4.3.6. Диссоциация, активированная электронами    69
   4.3.7. Диссоциация отрицательных ионов при отрывеэлектрона    70
   4.4. Методы секвенирования пептидов на приборах с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией    71
   4.4.1. Метод задержанной экстракции. Распад в источнике, РВИ (In Source Decay, ISD)    71
   4.4.2. Распад за пределами источника, РПИ (Post Source Decay, PSD)    72
Глава 5. Идентификация белков и пептидов 7 6
   5.1. Идентификация с использованием баз данных    76
   5.1.1. Метод идентификации белков "снизу вверх"("Bottom-up")    76
   5.1.2. Метод идентификации белков "сверху вниз"("Top-down")    91
   5.2. Ручная идентификация пептидов    94
Глава 6. Основные сложности масс-спектрометрическогосеквенирования пептидов и пути их преодоления 97
   6.1. Покрытие сиквенса    98
   6.2. Аминокислоты с одинаковой целочисленной массой    102
   6.2.1. Лизин и глутамин    102
   6.2.2. Фенилаланин и окисленный метионин    104
   6.3. Изомерные аминокислоты: лейцин и изолейцин    106
   6.4. Циклизация коротких пептидов    108
   6.5. Пептиды, содержащие дисульфидную связь    116
Глава 7. Использование для секвенирования масс-спектровотрицательных ионов 121
Глава 8. Количественный анализ белков с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографиимасс-спектрометрии. Количественная протеомика 126
   8.1. Сравнительная (количественная) протеомика    129
   8.1.1. Безизотопный метод    129
   8.1.2. Изотопные методы    132
   8.2. Установление абсолютных количеств    145
   Список литературы    149
   Приложение. Bruker: Многомерный путь к разгадке протеома    163

Предисловие

Посвящается
профессорам химического факультета
МГУ им. М.В. Ломоносова
Александру Леонидовичу Курцу
Киму Петровичу Бутину

Важнейшие достижения масс-спектрометрии за последние 20 лет связаны с исследованиями природных соединений, включая биополимеры. С появлением методов ионизации электрораспылением и матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации для масс-спектрометрии стали доступны сахара, нуклеиновые кислоты, белки, липиды и прочие биоорганические макромолекулы. Безусловно, наибольших успехов удалось достичь в исследовании белков. Благодаря чувствительности, информативности, экспрессности, возможности работать со смесями, масс-спектрометрия сегодня — основной метод анализа этих сложных для изучения объектов.

Пожалуй, можно признать, что современная масс-спектрометрия выиграла конкурентную борьбу с классическим методом установления первичной последовательности аминокислот в пептидах по Эдману, поскольку масс-спектрометрическое секвенирование оказалась существенно быстрее, чувствительнее, информативнее и даже дешевле. Быстрое и надежное определение первичной структуры белков, т.е. последовательности аминокислотных звеньев, само по себе уже превосходный результат. Однако масс-спектрометрия способна изучать структуры более сложных порядков (от 2 до 4), включая нековалентные взаимодействия белков с появлением надбелковых образований, устанавливать тип и место посттрансляционных модификаций, работать с гликопротеинами, липопротеинами, фосфопротеинами и т.д. Масс-спектрометрия стала незаменимой в медицине, поскольку способна быстро и надежно диагностировать сердечно-сосудистые, генетические и онкологические заболевания. Именно успехи масс-спектрометрии привели к формированию в конце прошлого века нового научного направления — протеомики. Огромна роль метода и в метаболомике.

К сожалению, в русскоязычной литературе до сих пор не существовало учебных пособий или монографий по этой важнейшей и многогранной по своему применению тематике. Россия кардинально отстает от развитых стран и по изучению этой дисциплины, и по использованию ее достижений. Масс-спектрометристам, работающим в России, приходится ориентироваться на англоязычные издания книг, оригинальные статьи и обзоры. В 2012 г. на русском языке была издана книга "Принципы масс-спектрометрии в приложении к биомолекулам" под редакцией Дж. Ласкин и X. Лифшиц (перевод с английского, изд-во "Техносфера"), представляющая собой сборник статей ведущих специалистов в области масс-спектрометрии в приложении к биологии. Книга рассчитана на подготовленных читателей. Она предоставляет

хорошую, во многом, заочную возможность познакомиться с современными достижениями в области масс-спектрометрии биомолекул, поскольку большинство описываемых в ней методов пока не используется в нашей стране.

Предлагаемая читателям книга "Основы масс-спектрометрии белков и пептидов" является первым учебным пособием на русском языке, излагающим основы масс-спектрометрии белков и пептидов. Книга написана в формате лекций для начинающих, иллюстрирована большим количеством рисунков, спектров, схем и сопровождается представительным списком цитированной литературы. Она рассчитана на студентов и аспирантов химических, физико-химических, биологических и медицинских специальностей; будет полезна научным сотрудникам, уже работающим в области исследований белков и пептидов или интересующимся этим научным направлением.

Цель издания такой книги — заинтересовать молодых исследователей информативной, очень красивой и востребованной во всем мире дисциплиной, дать возможность более эффективно применять масс-спектрометрию для решения своих собственных фундаментальных и прикладных научных задач.

Основное внимание в учебном пособии уделено методам ионизации белков и пептидов, процессам фрагментации этих соединений в газовой фазе. Достаточно подробно рассматриваются вопросы тандемной масс-спектрометрии, существующие методы инициирования фрагментации. Этот раздел очень важен в современной масс-спектрометрии. Он полезен для исследователей, работающих с любыми химическими соединениями и биополимерами. Несколько глав посвящены идентификации белков и пептидов. Сюда входят варианты автоматизированной идентификации, расшифровка спектров вручную, описание определенных сложностей масс-спектрометрического секве-нирования и вариантов их преодоления. Рассмотрены достоинства и недостатки двух основных подходов установления химической структуры белков: масс-спектрометрии "сверху-вниз" и "снизу-вверх". Отдельная глава посвящена вопросам количественного анализа.

Книга посвящена Александру Леонидовичу Курцу и Киму Петровичу Бутину, двум друзьям, замечательным профессорам химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, очень близких нам в человеческом отношении, непосредственно участвовавшим в нашем химическом и гуманитарном образовании. Мы всегда высоко оценивали химическую эрудицию и потрясающие личностные качества этих ученых. Именно общение с этими людьми вдохновило нас в самом начале XXI века начать исследования в области масс-спектрометрии пептидов.

А.Т. Лебедев
К.А. Артеменко
Т.Ю. Самгина




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору