Last update: doc. RNDr. Jiří Petrák, Ph.D. (17.08.2023)
The lecture is suitable for advanced students of molecular biology and genetics, cellular and developmental biology, parasitology, zoology, as well as other fields. It introduces students to contemporary methods of quantitative and qualitative proteomic analysis using mass spectrometry. For the year 2023/2024, the lecture has been innovated and expanded to encompass the latest trends in the field, covering the entire range of topics from processing biological samples to data evaluation and the specifics of work in biomedicine. The lecture is delivered by four experienced experts: Jiří Petrák, Petr Man, Karel Harant, and Pavel Talacko.
Last update: doc. RNDr. Jiří Petrák, Ph.D. (28.02.2024)
Moderní proteomické metody a postupy založené na hmotnostní spektrometrii umožňují identifikovat a zároveň kvantifikovat až 12 000 bílkovin v lidských nebo savčích tkáňových vzorcích nebo tkáňových kulturách. Pokrytím se tak blíží počtu aktivně přepisovaných genů v průměrné lidské buňce. Kromě identifikace a kvantifikace proteinů umožňuje proteomika podrobně charakterizovat posttranslační modifikace, které často plní zásadní roli v regulaci proteinové funkce. Současná proteomika tak poskytuje velmi podrobnou informaci o stavu a změnách proteomu a přináší cennou informaci o probíhajících fyziologických nebo patologických procesech.
Přednáška poskytuje přehled o současných metodách a možnostech proteomiky, s detailním výkladem o přípravě vzorků, jejich zpracování, separaci a analýze hmotnostní spektrometrií, kde jsou srozumitelnou cestou vysvětleny principy fungování a klíčové parametry instrumentace. Dále je vysvětleno jak získávat kvantitativní informaci a statisticky ji hodnotit, jak výsledky zpracovávat a interpretovat. Pozornost je věnována i specifikům práce s proteinovými komplexy nebo membránovými proteiny. Přednáška je zaměřena na praktické využití proteomiky a absolvent by měl být schopen zvolit, a s plným porozuměním využít, optimální proteomickou strategii a instrumentaci pro svůj budoucí výzkum na poli biologie nebo medicíny.
Pro rok 2023/2024 byla přednáška zcela inovována a rozšířena tak, aby zahrnovala i nejnovější trendy v oboru a pokryla celou problematiku od zpracování biologického vzorku, přes analýzu až po vyhodnocení a interpretaci dat. Přednášejí čtyři zkušení odborníci: Jiří Petrák, Petr Man, Karel Harant a Pavel Talacko. Blok se skládá z 9 dvouhodinových přednášek. Přednáška vhodná pro pokročilé studenty molekulární biologie a genetiky, buněčné a vývojové biologie, ale i dalších oborů.
Literature -
Last update: Ing. Jindřiška Peterková (25.10.2019)
Complete teaching materials from lectures as well as recommended literature can be found at: http://biocev.lf1.cuni.cz/vyuka-proteomika
Last update: doc. RNDr. Jiří Petrák, Ph.D. (28.02.2024)
Kompletní výukové materiály z přednášek, ale i doporučenou literaturu naleznete na adrese: http://biocev.lf1.cuni.cz/vyuka-proteomika
Requirements to the exam - Czech
Last update: doc. RNDr. Jiří Petrák, Ph.D. (17.08.2023)
Zkouška je ústní. Součástí zkoušky je písemná esej, která řeší biologický problém pomocí proteomických přístupů.
Syllabus -
Last update: SVATORA (26.05.2004)
Introduction. What is proteomics and why ? Proteomics and/or Genomics ? Methods, tools and limitations.
Basics principles of protein manipulation.
Methodology of 2D electrophoresis. Experiment arrangement, sample preparation, isoelectric focusing, PAGE, protein detection and staining. Data validation. 2D electrophoresis and its applications and limitations. Equipment and cost/effectiveness. Technical variations (native electrophoresis, DIGE and fluorescent dyes, blotting).
Alternative approaches. Capillary electrophoresis, chromatographic separations, TAP, alternatives to mass spectrometry (antibodies, classical protein sequencing etc). Protein arrays.
Image analysis of 2D gels. Principles. Reproducibility. Software, Methods, Outputs, Limitations and troubleshooting.
Preparation of sample for MS analysis. Trypsin and other ways of protein digestion. Peptide extraction from gels and peptide purification.
Mass spectrometry. MS, MS/MS, MALDI, SELDI, ESI, analyzers, detectors, mass spectra, sensitivity, resolution, peptide identification, gene/protein databases. Special methods (iCATS?.).
Last update: doc. RNDr. Jiří Petrák, Ph.D. (28.02.2024)
PROTEOMIKA, PRÁCE S BÍLKOVINAMI
Úvod do proteomiky. Proteomika vs. genomika. Genocentrický a proteocentrický pohled. Možnosti, nástroje a limitace proteomiky. Práce s bílkovinami - proteiny , peptidy a jejich vlastnosti, homogenizace, frakcionace, detergenty, rozpustnost, srážení, denaturace, koncentrace. Značení a derivatizace bílkovin. Separační metody – chromatografické (LC) a elektroforetické. Specifika přípravy vzorku pro proteomickou analýzu, digesce vzorku na peptidy, proteázy a chemické štěpení, čištění a separace peptidů.
HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE A IDENTIFIKACE PROTEINŮ
Principy hmotnostní spektrometrie. Instrumentace. Hmotnostní spektra. MS, MS/MS, typy ionizace, analyzátory, detektory, citlivost, rozlišení. Principy identifikace peptidů a proteinů, fragmentace peptidů, MS spektra, MS/MS fragmentační spektra a získání sekvenční informace, principy identifikace proteinu v databázích na základě naměřených dat. Bottom-up a Top-down analýza. Analýza post-translačních modifikací.
SBĚR DAT, SEPARACE a IDENTIFIKACE PROTEINŮ
LC-MS/MS v proteomice. Data-dependent analýza (DDA) versus data-independent analýza (DIA) a jejich využití. Databáze, False discovery rate.
KVANTIFIKACE PROTEINŮ v PROTEOMICE.
Label-free kvantifikace, cílené kvantitativní metody (MRM/SRM/PRM). Metody založené na značení stabilními izotopy - TMT, iTRAQ, SILAC, dimetylace.
DESIGN PROTEOMICKÉHO EXPERIMENTU, PRÁCE S DATY
Velikost souboru, výběr kontrol, statistika, bioinformatické nástroje a zdroje.
SPECIÁLNÍ METODY V PROTEOMICE
Proteomická analýza membránových proteinů. Metody studia dynamických změn proteomu a změn stability nebo lokalizace proteinů. Studium proteinových komplexů. Klinická proteomika, biomarkery, tělní tekutiny, deplece a specifika práce s lidským biologickým materiálem. Single-cell proteomika.
