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Les - omiques. ENSPS 2 TIC-Santé 2012-2013. Plan. Introduction: La définition des – omiques et leurs apparitions en Biologie L’analyse de l’information dans les données Les génomes : de la cartographie au séquençage, Les ARN messagers : de l’hybridation au DNA chip,
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Les -omiques ENSPS 2 TIC-Santé 2012-2013
Plan • Introduction: • La définition des –omiques et leurs apparitions en Biologie • L’analyse de l’information dans les données • Les génomes : de la cartographie au séquençage, • Les ARN messagers : de l’hybridation au DNA chip, • La protéomique : Du gel bidimensionnel à la spectrométrie de masse. L’interactome. • La métabolomique (l’analyse des métabolites)
plan 1 - rappels de spectrométrie de masse 2- analyse informatique des spectres de masse 3- exemples
plan 1 - rappels de spectrométrie de masse 2- analyse informatique des spectres de masse 3- exemples
l’analyse protéomique • analyse à grande échelle vise à comprendre l’organisation et le fonctionnement de la cellule electrophorèse 1D/2D - microséquençage - spectrométrie de masse • deux étapes • -1- séparation • -2- caractérisation/identification
Electrophorèse bidimensionnelle pH 8.0 4.0 97.4 66.2 45.0 31.0 21.5 14.4 un « spot » correspond à une ou plusieurs protéines Mr (kDa) Adapté de Joyard et al. (1998) Plant Physiol. 118, 715-723 séparation PI / MW
Caractérisation MS : carte peptidique massique Trypsine Lys Arg Arg coupure après lysine et arginine si l’acide aminé suivant n’est pas une proline 1. Digestion trypsique courtesy M. Ferro CEA Grenoble
Caractérisation MS : carte peptidique massique 1. Digestion trypsique fragments trypsiques courtesy M. Ferro CEA Grenoble
Caractérisation MS : carte peptidique massique m1 m3 m1 m2 m4 m2 masse m3 m4 MALDI-TOF 2. Analyse par spectrométrie de masse courtesy M. Ferro CEA Grenoble
Irradiation (laser) Détecteur Tube de vol + désorption/ionisation 1/2mv2 = zU cible U accélération v ~ (z/m)1/2 m3 m1 m2 t ~ (m/z)1/2 Spectre de masse MALDI-TOF Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time Of Flight Laboratoire de Chimie des Protéines CEA-Grenoble
chambre de collision (hexapole) Electrospray (ionisation) ions fragments + + + + U Quadrupole (sélection d’un ion) TOF analyse des ions fragments Séquençage par MS/MS : fragmentation Q-TOF
Fragmentation des peptides HN HN HN HN CH CH CH CH C C C C Fragmentation sur la liaison peptidique S G L G L L HN CH C ... H2N CH C O O O O O O 200.17 [SG] L L G P G A L % 228.17 [M+H]+ 970.71 285.19 800.56 687.46 301.23 485.39 86.11 372.29 398.30 913.65 m/z 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 interprétation manuelle
plan 1 - rappels de spectrométrie de masse 2- analyse informatique des spectres de masse 3- exemples
identification de protéine : approche directe fragments trypsiques spectres MS/MS P1 P5 P9 protéines candidates P1 P2 spectres théoriques SwissProt protéine
identification de protéine : approche indirecte protéines candidates fragments trypsiques P G A L [SG] L L G spectres MS/MS P1 P5 P9 interprétation P1 P2 SwissProt protéine GLL[SG]LAGP
étiquette peptidique (PST) ? P M W ? 554.33 100 685.37 % 871.46 1000.49 0 129.1 Da 438.2 Da 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 W M P Un court fragment peptidique PEPTIDE SEQUENCE TAG Deux masses flanquantes de séquence inconnue M. Mann
Taggor + PepMap= PepLine T A G G O R « Mapping » d’un PST sur une séquence protéique ESV 675 916 ...LSEAKISVTSTAESVTASLTDAEKTVNQTAR... Identification de protéines Protéine 1 SwissProt Protéine 2 Protéine 3 … Protéine N
Taggor + PepMappro= PepLinepro T A G G O R « Mapping » d’un PST sur une séquence protéique ESV 675 916 ...LSEAKISVTSTAESVTASLTDAEKTVNQTAR... Identification de protéines Protéine 1 SwissProt Protéine 2 Protéine 3 … Protéine N
on passe aux gènes... 1) interprétation partielle des spectres Spectres MS/MS T A G G O R PSTs 2) Localisation et clustering des PSTs localisation des gènes Chr 1 Séquences Génomiques Chr 2 Chr 3 Gene … Chr M
PepMapGene +1 traductions +2 traductions -2 -3 PST +3 chromosome -1
PepMapGene PST cluster +1 traductions +2 +3 chromosome -1 traductions -2 -3 procaryote
PepMapGene PST exons cluster +1 traductions +2 +3 chromosome -1 traductions -2 -3 eucaryote
PepMapGene 1- localisation des PSTs sur une séquence génomique eucaryote No match ! Complete match Partial match EXON EXON EXON EXON EXON 2 – localisation des séquences codantes (PSTs clustering) EXON Intron EXON Intron EXON Cluster Gene Chromosome Translated Chromosome (6 frames)
plan 1 - rappels de spectrométrie de masse 2- analyse informatique des spectres de masse 3- exemples
exemple : enveloppe chloroplastique d’A. thaliana LCU0134 (nanoLC-MS/MS analysis) PepLine Arabidopsis thaliana Chromosome 1 11300 PSTs Frame +1 Frame +2 Frame +3 Frame -1 Frame -2 Frame -3
exemple : enveloppe chloroplastique d’A. thaliana MS/MS spc 0300222 MS/MS spc 0300117 chloroplast inner envelope protein Intron
exemple 2 : proteome membranaire bactérien protéome membranaire bactérien Malate permease
exemple 2 : proteome membranaire bactérien MS/MS protéome membranaire bactérien Malate permease