Présentation

La protéomique top-down analyse les protéines intactes par spectrométrie de masse sans digestion enzymatique préalable. Contrairement à l’approche bottom-up conventionnelle qui déduit l’identité des protéines à partir de peptides, la protéomique top-down mesure la masse intacte d’une protéine puis la fragmente à l’intérieur du spectromètre de masse pour obtenir des informations de séquence. Cette approche préserve le contexte protéique complet, ce qui signifie que les combinaisons de modifications post-traductionnelles, de variants de séquence et de formes d’épissage alternatif — collectivement appelés protéiformes — sont observées comme des espèces moléculaires distinctes. La protéomique top-down fournit donc une vue directe et non ambiguë du paysage des protéiformes qui est largement invisible pour les méthodes bottom-up.

Méthodes

Les ions protéiques intacts sont introduits dans le spectromètre de masse par ionisation par électrospray, qui génère une enveloppe d’états de charge à partir de laquelle la masse moléculaire est calculée. La fragmentation est réalisée à l’aide de techniques telles que la dissociation par capture d’électrons (ECD) ou la dissociation par transfert d’électrons (ETD), qui clivent préférentiellement le squelette protéique tout en préservant les modifications labiles comme la phosphorylation et la glycosylation. L’identification des protéiformes repose sur des algorithmes qui comparent la masse intacte mesurée et les ions fragments à une base de données de protéiformes prédits. Les spectromètres de masse à ultra-haute résolution tels que la résonance cyclotronique d’ions à transformée de Fourier (FT-ICR) et les instruments Orbitrap sont essentiels pour résoudre les petites différences de masse entre les protéiformes apparentés.

Applications

La protéomique top-down excelle dans la caractérisation des modifications post-traductionnelles et de leurs combinaisons sur des protéines individuelles. Elle est utilisée pour étudier les codes de modification des histones, l’hétérogénéité des anticorps et les produits de dégradation des protéines. L’approche complète la protéomique et spectrométrie de masse bottom-up et bénéficie de la même instrumentation de spectrométrie de masse, tout en fournissant des informations uniques sur la biologie des protéiformes qui sont essentielles pour comprendre les mécanismes pathologiques et développer des thérapies de précision.