Espectrometría de masas, una herramienta al servicio de la proteómica

Cuando se habla de ciencias ómicas y de técnicas moleculares de última generación, casi siempre nos viene a la mente la genómica, pero obviamos otras disciplinas con una importancia similar como es el caso de la proteómica. Una de las principales técnicas que se utilizan dentro de esta ómica es la espectrometría de masas. 

El funcionamiento de técnica es complicado, por lo que inevitablemente me faltarán caracteres y páginas para poder desarrollarlo en profundidad. De cualquier modo, sí quiero que te quedes con algunos conceptos que son clave en su fundamento. En líneas más generales, un espectrómetro de masas es una máquina compleja, que cuenta con tres componentes principales: un ionizador, un analizador y un detector. 

Si bien esta técnica no es exclusiva de la proteómica, ya que otras ciencias como la metabolómica se nutren de ella, es en esta ómica donde encuentra sus mayores aplicaciones.  

¿Cómo funciona la espectrometría de masas para el análisis proteómico? 

En definitiva, esta técnica nos permite obtener la secuencia aminoacídica de los péptidos y proteínas contenidos en una muestra compleja o de un spot obtenido de un gel de electroforesis.  

La muestra previamente debe procesarse mediante su digestión con tripsina y es de vital importancia mantener una limpieza extrema, es decir, utilizando guantes en todo momento (la mayor parte de las contaminaciones proceden de la queratina humana del pelo y la piel). Del mismo modo, la ropa de lana, que tiende a desprender fibras, también puede ser fuente de contaminación.  

Una vez procesada la muestra con tripsina, se introduce en la máquina, donde pasará en primer lugar por un ionizador de tipo electrospray. Tras haber sido ionizadas, las muestras pasan al analizador, que puede ser de muchos tipos, teniendo más o menos sensibilidad. En este dispositivo, los iones se separan según su relación masa/carga, que es específica. Este dato será el que se registre en el detector, donde el analista lo verá a modo de espectro, es decir, un gráfico donde cada partícula, con base en la información obtenida del analizador, se muestre como un pico en un gráfico donde el eje de abcisas corresponde al valor masa/carga (representado como m/z) y el eje de ordenadas corresponde con la abundancia relativa del ión en una muestra.  

Aplicando una primera espectrometría de masas a una proteína (MS) podemos conocer la composición en péptidos de la misma. Cada péptido emite una señal concreta conocida en el analizador basándonos en este valor m/z. Si ya queremos conocer la composición en aminoácidos de una proteína, debemos aplicar a cada péptido otro análisis. Esto es lo que se conoce como masa en masa (MS/MS). En definitiva, se aplica el mismo procedimiento dos veces, uno a la proteína completa procesada con tripsina (lo que provoca su ruptura en péptidos por sitios concretos) y una segunda vez para determinar la composición en aminoácidos de la proteína (al igual que cada péptido, cada aminoácido emite una señal concreta basándonos en el valor m/z).  

Ya tenemos los datos, pero ahora ¿Qué hacemos con ellos? 

El sistema es el que se encarga automáticamente de reconstruir la secuencia de aminoácidos, y ya una vez determinada, es tarea del analista enfrentar los datos en bruto a una base de datos del organismo en cuestión para el que se realiza la determinación.  

Mediante el uso de algoritmos que alinean secuencias por homología, se determina la composición en proteínas de la muestra utilizando como referencia la base de datos de la especie en cuestión.  

Te podrás imaginar que el volumen de datos derivados de esta técnica es difícil de manejar, y estás en lo cierto, pero hay ciertos trucos. Normalmente, la proteómica se puede utilizar para comparar dos condiciones (sano y enfermo, cultivado en un medio de cultivo frente a otro diferente, adulto y juvenil…). En su momento, se desarrolló una herramienta infalible (y lo más importante, gratuita) que te permite comparar hasta cuatro condiciones diferentes, indicándote las proteínas que están en común y las que son exclusivas de una condición mediante un diagrama de VENN. Simplemente, tendrás que introducir la lista de números de acceso de péptidos o proteínas de cada condición y el software hará el resto.  

Por último, existen software más específicos y complejos que te permiten comparar a nivel cuantitativo la composición proteica de las condiciones analizadas. Este es el ejemplo de Progenesis QI.  

Sé que esta información es compleja, por lo que si te ha quedado alguna duda, nos la puedes consultar abajo en los comentarios. 

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