وو اين هوئي، ڪيوو ليانگ*
ڪيمسٽري جو کاتو، فوڊان يونيورسٽي، شنگھائي 200433، چين
Microorganisms انساني بيمارين ۽ صحت سان ويجهي سان لاڳاپيل آهن. مائڪروبيل برادرين ۽ انهن جي ڪمن جي جوڙجڪ کي ڪيئن سمجهڻ هڪ وڏو مسئلو آهي جنهن کي فوري طور تي مطالعو ڪرڻ جي ضرورت آهي. تازن سالن ۾، metaproteomics هڪ اهم ٽيڪنيڪل وسيلو بڻجي چڪو آهي microorganisms جي جوڙجڪ ۽ ڪم جي مطالعي لاء. جڏهن ته، مائڪروبيل ڪميونٽي جي نموني جي پيچيدگي ۽ اعلي نسل جي ڪري، نموني پروسيسنگ، ماس اسپيڪٽروميٽري ڊيٽا جي حصول ۽ ڊيٽا جي تجزيي هن وقت ميٽاپروٽوميڪس پاران منهن ڏيڻ وارا ٽي اهم چئلينج بڻجي ويا آهن. Metaproteomics تجزيي ۾، اهو اڪثر ڪري ضروري آهي ته مختلف قسمن جي نموني جي اڳوڻي علاج کي بهتر ڪرڻ ۽ مختلف مائڪروبيل علحدگي، افزائش، ڪڍڻ ۽ ليسس اسڪيمن کي اپنائڻ. هڪ واحد نسل جي پروٽوم وانگر، ميٽاپروٽوميڪس ۾ ماس اسپيڪٽروميٽري ڊيٽا حاصل ڪرڻ جا طريقا شامل آهن ڊيٽا-انحصار حصول (DDA) موڊ ۽ ڊيٽا-آزاد حصول (DIA) موڊ. DIA ڊيٽا حاصل ڪرڻ واري موڊ مڪمل طور تي نموني جي پيپٽائڊ معلومات گڏ ڪري سگهي ٿي ۽ وڏي ترقي جي صلاحيت رکي ٿي. بهرحال، ميٽاپروٽووم نموني جي پيچيدگي جي ڪري، ان جي ڊي آئي اي ڊيٽا جو تجزيو هڪ وڏو مسئلو بڻجي ويو آهي جيڪو ميٽاپروٽوومڪس جي گہرے ڪوريج کي روڪي ٿو. ڊيٽا جي تجزيو جي لحاظ کان، سڀ کان اهم قدم پروٽين جي ترتيب واري ڊيٽابيس جي تعمير آهي. ڊيٽابيس جي سائيز ۽ مڪمل ٿيڻ جو نه رڳو سڃاڻپ جي تعداد تي وڏو اثر پوي ٿو، پر نسلن ۽ فعلي سطحن تي تجزيي کي به متاثر ڪري ٿو. في الحال، ميٽاپروٽووم ڊيٽابيس جي تعمير لاء سون جو معيار ميٽگينوم جي بنياد تي پروٽين جي ترتيب واري ڊيٽابيس آهي. ساڳي ئي وقت، عوامي ڊيٽابيس فلٽرنگ جو طريقو ٻيهر ڳولا جي بنياد تي پڻ ثابت ڪيو ويو آهي مضبوط عملي قدر آهي. مخصوص ڊيٽا جي تجزيي جي حڪمت عملي جي نقطي نظر کان، پيپٽائڊ-مرڪز DIA ڊيٽا تجزياتي طريقن کي مڪمل مکيه وهڪرو تي قبضو ڪيو آهي. گہرے سکيا ۽ مصنوعي ذهانت جي ترقي سان، اهو ميڪرو پروٽومڪ ڊيٽا جي تجزيي جي درستگي، ڪوريج ۽ تجزيي جي رفتار کي تمام گهڻو فروغ ڏيندو. هيٺئين دڙي جي بايو انفارميٽڪس جي تجزيي جي لحاظ کان، تازن سالن ۾ تشريح جي اوزارن جو هڪ سلسلو تيار ڪيو ويو آهي، جيڪي پروٽين جي سطح، پيپٽائيڊ جي سطح ۽ جين جي سطح تي مائڪروبيل برادرين جي جوڙجڪ کي حاصل ڪرڻ لاءِ نسلن جي تشريح ڪري سگهن ٿا. ٻين omics طريقن جي مقابلي ۾، مائڪروبيل برادرين جو فنڪشنل تجزيو ميڪرو پروٽوميڪس جي هڪ منفرد خصوصيت آهي. Macroproteomics مائڪروبيل برادرين جي گھڻ-آمڪس تجزيي جو هڪ اهم حصو بڻجي چڪو آهي، ۽ اڃا تائين ڪوريج جي کوٽائي، ڳولڻ جي حساسيت، ۽ ڊيٽا جي تجزيي جي مڪمليت جي لحاظ کان وڏي ترقي جي صلاحيت آهي.
01 نموني علاج
هن وقت، metaproteomics ٽيڪنالاجي وڏي پيماني تي انساني microbiome، مٽي، کاڌو، سمنڊ، فعال sludge ۽ ٻين شعبن جي تحقيق ۾ استعمال ڪيو ويو آهي. هڪ واحد ذات جي پروٽوم تجزيي جي مقابلي ۾، پيچيده نموني جي ميٽاپروٽوم جي نموني اڳڀرائي وڌيڪ چئلينج کي منهن ڏئي ٿي. حقيقي نمونن ۾ مائڪروبيل ٺهڪندڙ پيچيده آهي، گهڻائي جي متحرڪ رينج وڏي آهي، مختلف قسم جي مائڪروجنزمن جي سيل وال جي جوڙجڪ بلڪل مختلف آهي، ۽ نموني اڪثر ڪري ميزبان پروٽينن ۽ ٻين نجاست جي وڏي مقدار تي مشتمل آهي. تنهن ڪري، metaproteome جي تجزيي ۾، اهو اڪثر ڪري ضروري آهي ته مختلف قسم جي نموني کي بهتر ڪرڻ ۽ مختلف مائڪروبيل علحدگي، افزائش، ڪڍڻ ۽ ليسس اسڪيمن کي اپنائڻ.
مختلف نمونن مان مائڪروبيل ميٽاپروٽومس جي ڪڍڻ ۾ ڪجهه هڪجهڙايون ۽ ڪجهه فرق به آهن، پر هن وقت مختلف قسم جي ميٽاپروٽوم نمونن لاءِ گڏيل اڳڀرائي واري عمل جو فقدان آهي.
02 ماس اسپيڪٽروميٽري ڊيٽا حاصل ڪرڻ
شاٽگن پروٽوم جي تجزيي ۾، پيپٽائڊ جو مرکب پريت کان پوءِ پهرين ڪروميٽوگرافڪ ڪالمن ۾ الڳ ڪيو ويندو آهي، ۽ پوءِ آئنائيزيشن کان پوءِ ڊيٽا حاصل ڪرڻ لاءِ ماس اسپيڪٽروميٽر ۾ داخل ٿيندو آهي. ھڪڙي قسم جي پروٽوم تجزيي سان ملندڙ، ماس اسپيڪٽروميٽري ڊيٽا حاصل ڪرڻ جا طريقا ميڪرو پروٽووم تجزيي ۾ شامل آھن ڊي ڊي اي موڊ ۽ ڊي آءِ اي موڊ.
ماس اسپيڪٽروميٽري آلات جي مسلسل ورهاڱي ۽ تازه ڪاري سان، اعلي حساسيت ۽ ريزوليوشن سان ماس اسپيڪٽروميٽري آلات ميٽاپروٽوم تي لاڳو ڪيا ويا آهن، ۽ ميٽاپروٽوم جي تجزيي جي ڪوريج جي کوٽائي پڻ مسلسل بهتر ٿي رهي آهي. هڪ ڊگهي وقت تائين، Orbitrap جي سربراهي ۾ اعلي ريزوليوشن ماس اسپيڪٽروميٽري آلات جو هڪ سلسلو وڏي پيماني تي ميٽاپروٽوم ۾ استعمال ڪيو ويو آهي.
اصل متن جو جدول 1 ڏيکاري ٿو 2011 کان وٺي موجوده وقت تائين ميٽاپروٽوميڪس تي ڪجھ نمائندن جي مطالعي کي نموني جي قسم، تجزيو حڪمت عملي، ماس اسپيڪٽروميٽري اوزار، حصول جو طريقو، تجزيو سافٽ ويئر، ۽ سڃاڻپ جو تعداد.
03 ماس اسپيڪٽروميٽري ڊيٽا جو تجزيو
3.1 DDA ڊيٽا تجزيو حڪمت عملي
3.1.1 ڊيٽابيس جي ڳولا
3.1.2نئونترتيب واري حڪمت عملي
3.2 DIA ڊيٽا تجزيو حڪمت عملي
04 قسمن جي درجه بندي ۽ فنڪشنل تشريح
مائڪروبيل برادرين جي جوڙجڪ مختلف ٽيڪونومي سطح تي مائڪروبيوم ريسرچ ۾ اهم تحقيقي علائقن مان هڪ آهي. تازن سالن ۾، پروٽين جي سطح، پيپٽائيڊ جي سطح، ۽ جين جي سطح تي نسلن جي تشريح ڪرڻ لاءِ تشريح جي اوزارن جو هڪ سلسلو تيار ڪيو ويو آهي ته جيئن مائڪروبيل برادرين جي جوڙجڪ کي حاصل ڪري سگهجي.
فنڪشنل تشريح جو جوهر اهو آهي ته ٽارگيٽ پروٽين جي ترتيب کي فنڪشنل پروٽين جي ترتيب واري ڊيٽابيس سان موازنہ ڪرڻ. جين فنڪشنل ڊيٽابيس کي استعمال ڪندي جيئن ته GO، COG، KEGG، eggNOG، وغيره، مختلف فنڪشنل تشريح جا تجزيا ڪري سگهجن ٿا پروٽينن تي جن جي نشاندهي ڪئي وئي ميڪروپروٽومس. تشريح جا اوزار شامل آهن Blast2GO، DAVID، KOBAS، وغيره.
05 خلاصو ۽ Outlook
Microorganisms انساني صحت ۽ بيمارين ۾ اهم ڪردار ادا ڪن ٿا. تازن سالن ۾، metaproteomics هڪ اهم ٽيڪنيڪل وسيلو بڻجي چڪو آهي مائڪروبيل برادرين جي ڪم جي مطالعي لاء. Metaproteomics جو تجزياتي عمل سنگل اسپيسيز پروٽومڪس سان ملندڙ جلندڙ آهي، پر ميٽاپروٽوميڪس جي تحقيقي اعتراض جي پيچيدگي جي ڪري، مخصوص تحقيقي حڪمت عملين کي اپنائڻ جي ضرورت آهي هر تجزياتي قدم ۾، نموني جي اڳڪٿي کان وٺي، ڊيٽا جي حصول کان وٺي ڊيٽا جي تجزيو تائين. في الحال، علاج جي طريقن جي بهتري جي مهرباني، ماس اسپيڪٽروميٽري ٽيڪنالاجي جي مسلسل جدت ۽ بايو انفارميٽڪس جي تيز ترقي، ميٽاپروٽوميڪس سڃاڻپ جي کوٽائي ۽ ايپليڪيشن جي دائري ۾ وڏي ترقي ڪئي آهي.
macroproteome نموني جي اڳوڻي علاج جي عمل ۾، نموني جي فطرت کي پهريان سمجهيو وڃي. ماحولياتي سيلز ۽ پروٽينن کان مائڪروجنزم کي ڪيئن الڳ ڪرڻ هڪ اهم چئلينج آهي جيڪو ميڪرو پروٽومس کي منهن ڏئي ٿو، ۽ علحدگيء جي ڪارڪردگي ۽ مائڪروبيل نقصان جي وچ ۾ توازن هڪ تڪڙو مسئلو آهي حل ڪيو وڃي. ٻيو، مائڪروجنزمن جي پروٽين جي اخراج کي مختلف بيڪٽيريا جي ساختماني ورهاڱي جي سببن جي فرق کي ڌيان ڏيڻ گهرجي. ٽريڪ رينج ۾ Macroproteome نموني پڻ مخصوص اڳ-علاج طريقن جي ضرورت آهي.
ماس اسپيڪٽروميٽري آلات جي لحاظ کان، مين اسٽريم ماس اسپيڪٽروميٽري آلات ماس اسپيڪٽروميٽرن مان منتقل ٿي چڪا آھن جن جي بنياد تي Orbitrap ماس اينالائيزر جھڙوڪ LTQ-Orbitrap ۽ Q Exactive ماس اسپيڪٽروميٽرز تي مبني آئن موبليٽي تي ٻڌل آھي ٽائيم آف فلائيٽ ماس اينالائيزر جھڙوڪ timsTOF Pro . آئن موبليٽي ڊائمنشن جي معلومات سان گڏ اوزارن جي ٽِمسTOF سيريز ۾ اعلي چڪاس جي درستگي، گھٽ ڳولڻ جي حد، ۽ سٺي ريپٽيبلٽي آهي. اهي تدريجي طور تي مختلف تحقيقي شعبن ۾ اهم اوزار بڻجي ويا آهن جن کي ماس اسپيڪٽروميٽري ڳولڻ جي ضرورت آهي، جهڙوڪ پروٽوم، ميٽاپروٽوم، ۽ ميٽابولوم هڪ واحد نسل جي. اهو نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته هڪ ڊگهي وقت تائين، ماس اسپيڪٽروميٽري آلات جي متحرڪ رينج ميٽاپروٽوم تحقيق جي پروٽين جي ڪوريج جي کوٽائي کي محدود ڪري ڇڏيو آهي. مستقبل ۾، وڏي متحرڪ رينج سان ماس اسپيڪٽروميٽري آلات ميٽاپروٽومس ۾ پروٽين جي سڃاڻپ جي حساسيت ۽ درستگي کي بهتر بڻائي سگهن ٿا.
ماس اسپيڪٽروميٽري ڊيٽا جي حصول لاءِ، جيتوڻيڪ ڊي آءِ اي ڊيٽا حاصل ڪرڻ واري طريقي کي وڏي پيماني تي اختيار ڪيو ويو آهي هڪ واحد ذات جي پروٽوم ۾، اڪثر موجوده ميڪرو پروٽوم تجزيا اڃا تائين ڊي ڊي اي ڊيٽا حاصل ڪرڻ واري موڊ کي استعمال ڪن ٿا. DIA ڊيٽا حاصل ڪرڻ وارو موڊ مڪمل طور تي حاصل ڪري سگھي ٿو ٽڪڙي آئن معلومات نموني جي، ۽ DDA ڊيٽا حاصل ڪرڻ واري موڊ جي مقابلي ۾، ان کي مڪمل طور تي ميڪروپروٽووم نموني جي پيپٽائڊ معلومات حاصل ڪرڻ جي صلاحيت آهي. جڏهن ته، DIA ڊيٽا جي اعلي پيچيدگي جي ڪري، DIA ميڪروپروٽوم ڊيٽا جو تجزيو اڃا تائين وڏي مشڪلاتن کي منهن ڏئي رهيو آهي. مصنوعي ذهانت ۽ گہرے سکيا جي ترقي جي توقع ڪئي وئي آهي ته ڊي آءِ اي ڊيٽا جي تجزيو جي درستگي ۽ مڪمليت کي بهتر بڻائي سگهجي.
metaproteomics جي ڊيٽا جي تجزيي ۾، اهم مرحلن مان هڪ پروٽين جي ترتيب ڊيٽابيس جي تعمير آهي. مشهور تحقيقي علائقن جهڙوڪ آنٽي فلورا، آنٽي مائڪروبيل ڊيٽابيس جهڙوڪ IGC ۽ HMP استعمال ڪري سگھجن ٿا، ۽ سٺي سڃاڻپ جا نتيجا حاصل ڪيا ويا آهن. سڀ کان وڌيڪ ٻين ميٽاپروٽوميڪس تجزين لاء، سڀ کان وڌيڪ مؤثر ڊيٽابيس جي تعميراتي حڪمت عملي اڃا تائين هڪ نموني-مخصوص پروٽين جي ترتيب واري ڊيٽابيس قائم ڪرڻ آهي جيڪا ميٽاجينومڪ ترتيب واري ڊيٽا جي بنياد تي. اعلي پيچيدگي ۽ وڏي متحرڪ رينج سان گڏ مائڪروبيل ڪميونٽي جي نموني لاء، ضروري آهي ته ترتيب جي کوٽائي کي وڌايو وڃي ته جيئن گهٽ گهڻائي نسلن جي سڃاڻپ کي وڌايو وڃي، انهي ڪري پروٽين جي ترتيب واري ڊيٽابيس جي ڪوريج کي بهتر بڻائي. جڏهن ڊيٽا کي ترتيب ڏيڻ جي کوٽ آهي، هڪ ٻيهر ڳولا جو طريقو استعمال ڪري سگهجي ٿو عوامي ڊيٽابيس کي بهتر ڪرڻ لاء. جڏهن ته، ٻيهر ڳولها FDR معيار جي ڪنٽرول کي متاثر ڪري سگهي ٿي، تنهنڪري ڳولا جا نتيجا احتياط سان جانچڻ جي ضرورت آهي. ان کان علاوه، ميٽاپروٽوميڪس تجزيي ۾ روايتي FDR معيار جي ڪنٽرول ماڊل جي قابل اطلاق اڃا تائين ڳولڻ جي قابل آهي. ڳولا جي حڪمت عملي جي لحاظ کان، هائبرڊ اسپيڪٽرل لائبريري حڪمت عملي DIA ميٽاپروٽوميڪس جي ڪوريج جي کوٽائي کي بهتر بڻائي سگهي ٿي. تازن سالن ۾، ڊيپ لرننگ جي بنياد تي تيار ڪيل اڳڪٿي ڪيل اسپيڪٽرل لائبريري DIA پروٽومڪس ۾ اعليٰ ڪارڪردگي ڏيکاري آهي. بهرحال، metaproteome ڊيٽابيس ۾ اڪثر ڪري لکين پروٽين جون داخلائون شامل هونديون آهن، جن جي نتيجي ۾ وڏي پيماني تي پيش گوئي ٿيل اسپيڪٽرل لائبريريون، تمام گهڻا ڪمپيوٽنگ وسيلا استعمال ڪن ٿا، ۽ نتيجن کي وڏي ڳولا واري جاءِ ۾ آڻين ٿا. ان کان علاوه، ميٽاپروٽومس ۾ پروٽين جي ترتيبن جي وچ ۾ هڪجهڙائي تمام گهڻو مختلف آهي، ان کي يقيني بڻائڻ ڏکيو آهي اسپيڪٽرل لائبريري جي اڳڪٿي واري ماڊل جي درستگي کي، تنهنڪري اڳڪٿي ڪيل اسپيڪٽرل لائبريريون ميٽاپروٽوومڪس ۾ وڏي پيماني تي استعمال نه ڪيون ويون آهن. ان کان علاوه، نئين پروٽين جي تشريح ۽ درجه بندي تشريح واري حڪمت عملي کي ترقي ڪرڻ جي ضرورت آهي ميٽاپروٽوميڪس تجزيي تي لاڳو ڪرڻ لاء انتهائي ترتيب سان ملندڙ پروٽين.
خلاصو، هڪ اڀرندڙ مائڪروبيوم ريسرچ ٽيڪنالاجي جي طور تي، ميٽاپروٽوميڪس ٽيڪنالاجي اهم تحقيقي نتيجا حاصل ڪري چڪو آهي ۽ پڻ وڏي ترقي جي صلاحيت آهي.
پوسٽ جو وقت: آگسٽ-30-2024