3. Analiza metabolomu zróżnicowanej chemicznie matrycy (Agnieszka Kraj)... 15

Transkrypt

1 Części oznaczone ikonką dysku CD. znajdują się na dołączonym do książki. Autorzy...XVII. Słowo wstępne...xxi 1. Omika i biologia systemów (Jerzy Silberring, Anna Drabik) Wprowadzenie do proteomiki i strategii identyfikacji białek (Anna Drabik, Jerzy Silberring) Wprowadzenie Jaka strategia? Wybór materiału biologicznego Strategie proteomiki Wybór strategii Proteomika i jej działy Analiza metabolomu zróżnicowanej chemicznie matrycy (Agnieszka Kraj) Co to jest metabolom? Techniki analityczne i wyzwania ilościowej analizy metabolitów Przygotowanie materiału biologicznego do analizy (Magdalena Niedziółka) Wprowadzenie Pobranie i przechowywanie materiału Które składniki badanej próbki są ważne? Zanieczyszczenia podstawowy problem analityka Separacja i izolacja białek Oczyszczanie białek Współczesne kierunki badań... 34

2 VIII Proteomika i metabolomika 5. Chromatografia gazowa w połączeniu ze spektrometrią mas (Hana Raoof) Wprowadzenie Zasada działania GC-MS Wielowymiarowa metoda GC GC-MS GC-MS czy LC-MS? Derywatyzacja Biblioteki widm i identyfikacja związków na podstawie widma masowego Elektroforeza jednowymiarowa (1-DE) (Anna Drabik, Piotr Laidler) Wprowadzenie Rozdział elektroforetyczny zasada działania Polimeryzacja żelu poliakrylamidowego (PAGE, ang. polyacrylamide gel electrophoresis) Przygotowanie próbki Elektroforeza w warunkach natywnych (niedenaturujacych, ang. native PAGE) Elektroforeza w warunkach denaturujących SDS-PAGE (ang. sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis) Żel agarozowy Tricyna/SDS-PAGE Kwas octowy/mocznik PAGE Barwienie Znakowanie izotopowe Przechowywanie wyników Wady techniki elektroforetycznej Najczęściej popełniane błędy (w 1-DE) Elektroforeza dwuwymiarowa 2-DE (Anna Drabik, Anna Bodzoń-Kułakowska) Wprowadzenie Przygotowanie próbki do rozdziału 2-DE Pierwszy wymiar ogniskowanie izoelektryczne (IEF) Drugi wymiar w SDS-PAGE Analiza komputerowa skanów żeli Różnicowa elektroforeza żelowa Barwniki fluorescencyjne stosowane w DIGE Standard wewnętrzny Techniki znakowania stosowane w DIGE Podsumowanie Elektroforeza kapilarna (Bogusław Buszewski, Ewa Kłodzińska, Michał Szumski, Marek Noga, Jerzy Silberring) Wprowadzenie Elektroforeza kapilarna podstawy teoretyczne... 85

3 IX 8.3. Mechanizm rozdzielania w elektroforezie kapilarnej pojęcia podstawowe Sposoby detekcji Ogniskowanie do punktu izoelektrycznego (IEF, ang. isoelectric focusing) (Anna Drabik) Wprowadzenie Możliwości zastosowań ogniskowania do punktu izoelektrycznego Spektroskopia Ramana (Małgorzata Barańska, Anna Baran) Wprowadzenie Aparatura Wprowadzenie do analizy aminokwasów, białek i metabolitów Specjalne techniki ramanowskie w proteomice i metabolomice Mapowanie ramanowskie, RM Bloting białek (Ibeth Guevara-Lora, Anna Gołda, Andrzej Kozik) Wprowadzenie Transfer białek i peptydów na membranę Detekcja Przykłady zastosowania blotingu białek w proteomice Electrospray i nanoelectrospray (ESI i nanoesi) (Piotr Suder) Wprowadzenie Cechy techniki electrospray Zasada działania metody ESI Modyfikacje źródła jonów typu ESI: nanoelectrospray (nanoesi) Modyfikacje źródła jonów typu ESI: DESI (ang. desorption by electrospray) Podstawy analizy widm Chromatografia cieczowa połączona ze spektrometrią mas (LC-MS) (Piotr Suder) Wprowadzenie Rodzaje połączeń LC-ESI-MS LC-MALDI-MS HPLC vs UPLC Wybór kolumny chromatograficznej dla techniki LC-MS Chromatografia kapilarna a spektrometria mas Interpretacja wyników analiz Wielowymiarowe techniki separacji połączone ze spektrometrią mas (Marek Noga, Anna Drabik) Wprowadzenie

4 X Proteomika i metabolomika Zasada działania Rozdzielczość systemu chromatograficznego Zastosowania układów wielowymiarowych Zastosowania Kolumny z innymi wypełnieniami Połączenia LC-CE Zintegrowane układy CE-CE Wielowymiarowe techniki Desorpcja/jonizacja laserowa wspomagana matrycą (MALDI) (Adam Moszczyński, Magdalena Niedziółka) Wprowadzenie Matryce Nanoszenie próbki Analiza widm MALDI w analizie i identyfikacji białek MALDI a fragmentacja MALDI a sekwencjonowanie białek Analizator czasu przelotu TOF oraz TOF/TOF Warianty laserowej desorpcji/jonizacji (Adam Moszczyński) SELDI (ang. surface-enhanced laser desorption/ionization) Zastosowania SELDI w proteomice Powierzchnie wykorzystywane w SELDI Układ antygen przeciwciało (chromatografia powinowactwa) LAC (ang. lectin affinity capture) Oddziaływania międzycząsteczkowe (ang. biomolecular interactions) Oddziaływania hydrofobowe, jonowymieniacze MELDI (ang. material-enhanced laser desorption/ionization) SALDI (ang. surface-assisted laser desorption/ionization) Desorpcja/jonizacja na krzemie (DIOS) Węgiel oraz inne materiały Nanostruktury Skaningowa spektrometria mas (Małgorzata Iwona Szynkowska, Jerzy Silberring) Wprowadzenie Spektrometria mas jonów wtórnych Jonizacja/desorpcja laserowa wspomagana matrycą (MALDI) Desorpcja/jonizacja laserowa pod ciśnieniem atmosferycznym Desorpcja/jonizacja poprzez ESI (DESI) Podsumowanie i ogólna charakterystyka metod skaningowych Wysokorozdzielcza spektrometria mas w metabolomice (Agnieszka Kraj) Wprowadzenie Zasada działania analizatora cyklotronowego rezonansu jonów z transformacją Fouriera (FT-ICR)

5 XI Wysokorozdzielcza spektrometria mas w metabolomice Podsumowanie Techniki izolacji i fragmentacji jonów (Filip Sucharski) Wprowadzenie Spektrometry masowe Metody fragmentacji Nomenklatura widm fragmentacyjnych Nomenklatura peptydów cyklicznych Identyfikacja białek wspomagana fragmentacją (Marek Noga, Filip Sucharski) Wprowadzenie Metoda odcisku palca mapy peptydowej Identyfikacja peptydów Weryfikacja identyfikacji peptydów Identyfikacja białek Fragmentacja wspomagana chemicznie (Adam Moszczyński) Wprowadzenie Dlaczego widma fragmentacyjne białek i peptydów mogą stwarzać problemy interpretacyjne? Co daje derywatyzacja? Przykłady derywatyzacji Znakowanie peptydów za pomocą 18 O Acetylacja i deuteroacetylacja Sekwencjonowanie de novo (Filip Sucharski, Adam Moszczyński) Wprowadzenie Sposób postępowania Podstawowy protokół sekwencjonowania de novo Proteomika funkcjonalna (Anna Bodzoń-Kułakowska) Wprowadzenie Kompleksy białkowe Cele proteomiki funkcjonalnej Analiza interakcji Wielostopniowe oczyszczanie izolowanego kompleksu Oddziaływania białko DNA Badanie interakcji binarnych Macierze białkowe i peptydowe Drożdżowy system dwuhybrydowy (Y2H, ang. yeast two-hybrid system) Metody fluorescencyjne Badanie aktywności enzymów (ang. activity-based probes) Manipulowanie ekspresją genów Techniki komputerowe Problemy proteomiki funkcjonalnej

6 XII Proteomika i metabolomika 24. Macierze białkowe i peptydowe (Grzegorz Schroeder, Piotr Młynarz, Anna Czernicka) Wprowadzenie Mikromacierze diagnostyczne Metody funkcjonalizacji powierzchni mikromacierzy Synteza ligandów in situ Znakowanie cząsteczek Metody detekcji Biosensory Zastosowania mikromacierzy Zastosowanie sieciowania chemicznego w celu badania interakcji między białkami (Przemysław Mielczarek) Wprowadzenie Analizy z zastosowaniem czynników sieciujących Typy reakcji chemicznych z zastosowaniem czynników sieciujących Projektowanie czynników sieciujących Zastosowanie spektrometrii mas do analizy białek po reakcji chemicznego sieciowania Identyfikacja produktów reakcji chemicznego sieciowania Proteomika strukturalna (Grzegorz Bujacz, Anna Bujacz) Wprowadzenie Krystalizacja białek Charakterystyka kryształów białkowych Pomiar dyfrakcyjny Rozwiązywanie struktury Budowa modelu Udokładnianie modelu Analiza poprawności struktury Proteomika ilościowa (Marek Noga) Wprowadzenie Analiza ilościowa na podstawie barwienia żeli Analiza ilościowa w wykorzystaniem spektrometrii mas Syntetyczne standardy wewnętrzne Znakowanie różnicowe Znakowanie metaboliczne Znakowanie białek Znakowanie peptydów Znakowanie z wykorzystaniem widm MS/MS Metda ilościowa bez znakowania Metody półilościowe Podsumowanie Proteomika kliniczna (Anna Bodzoń-Kułakowska) Wprowadzenie Biomarkery

7 XIII Strategie proteomiki klinicznej Implementacja biomarkera do praktyki klinicznej Analiza płynów ustrojowych w proteomice klinicznej Analiza tkanki Podsumowanie teoria a praktyka Proteomika modyfikacji potranslacyjnych (Filip Sucharski) Wprowadzenie Metody badania modyfikacji potranslacyjnych Metabolom człowieka (Agnieszka Kraj) Wprowadzenie Strategie badania metabolomu Wybór platformy analitycznej Dobór i przygotowanie próbek Dostępne bazy danych metabolitów Metabolom żywności i żywienia (Elżbieta Kostyra, Henryk Kostyra) Ewolucja metabolomu żywności i żywienia Definicja metabolomu żywności i żywienia Podejście systemowe do analizy metabolomu żywności i żywienia Metabolom żywności psychoaktywnej Interaktywność składników żywności a metabolom żywności i żywienia Strategia badań metabolomu żywności i żywienia Metabolom roślinny (Maciej Stobiecki, Piotr Kachlicki) Wprowadzenie Omika funkcjonalna a biologia systemów Specyfika analiz metabolomów roślinnych Metody analityczne stosowane w badaniach metabolomów roślinnych Przykłady badań metabolomów roślinnych Materiały uzupełniające Nowe podejście w oznaczaniu i identyfikacji mikroorganizmów (Ewa Kłodzińska, Michał Szumski, Bogusław Buszewski) Wprowadzenie Techniki elektromigracyjne, nowe metody detekcji oraz metody biologii molekularnej w analizie szczepów bakterii S. aureus Rozważania końcowe Metabolom drożdży (Filip Sucharski) Wprowadzenie Techniki analityczne w analizie metabolomu drożdży Perspektywy badań metabolomu drożdży

8 XIV Proteomika i metabolomika 35. Badania farmakologiczne (Jolanta Kotlińska, Agnieszka Pachuta, Marcin Bocheński) Wprowadzenie Badania wstępne Testy poszerzone Wstęp do chemii kombinatorycznej (Adam Lesner, Magdalena Wysocka, Anna Łęgowska, Krzysztof Rolka) Chemia kombinatoryczna historia i perspektywy Synteza równoległa metody tworzenia bibliotek Metody syntezy kombinatorycznej Biblioteki kodowane Wybór polimeru do syntezy bibliotek peptydowych Proces wyszukiwania sekwencji aktywnych (dekonwolucja biblioteki peptydowej) Zastosowanie chemii kombinatorycznej Bioinformatyka zarys ogólny (Wojciech Rożek, Paweł Ciborowski) Wprowadzenie Definicja bioinformatyki Biologia systemów i bioinformatyka Bazy danych Analiza danych Walidacja danych Powszechne udostępnianie danych korzyść dla wszystkich Organizacja danych Chemometria w metabolomice i proteomice (Beata Walczak, Michał Daszykowski) Wprowadzenie Gromadzenie, przetwarzanie i interpretacja danych FRET (Stanisław Wysocki) Dlaczego FRET? Podstawy fizyczne FRET Metodyka pomiaru FRET Zastosowanie FRET w badaniach dynamiki molekularnej peptydów i białek FRET białek fluorescencyjnych na tropach białek w komórce Indeks

9 XV 40. Laboratorium. Ćwiczenia praktyczne (Adam Moszczyński, Anna Drabik, Anna Bodzoń-Kułakowska, Hana Raoof, Przemysław Mielczarek) Zasady BHP Przygotowanie białek rozdzialonych w żelu SDS-PAGE do analizy z zastosowaniem spektrometrii mas Elektroforeza białek w żelu poliakrylamidowym w warunkach denaturujących (SDS-PAGE) Bioinformatyczne narzędzia identyfikacji białek Identyfikacja peptydu z wykorzystaniem fragmentacji wspomaganej matrycą w źródle jonów MALDI Zastosowanie metody LC-MS w proteomice Kinetyka reakcji enzymatycznych Dodatki: bazy danych, tabele i definicje (Magdalena Niedziółka, Filip Sucharski, Hana Raoof, Adam Moszczyński) Literaturowe bazy danych Bioinformatyczne bazy danych Tabele Definicje: masy i jednostki w spektrometrii mas... 33