Универсальная шкала хроматографических времен удерживания биомакромолекул в задачах "скорострельной" протеомики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.17, кандидат физико-математических наук Придатченко, Марина Леонидовна

• Придатченко, Марина Леонидовна
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Придатченко, Марина Леонидовна

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСНОВНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПРЕДМЕТЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Хромато-масс-спектрометрия как основной метод идентификаций биомолекул в протеомике.

1.2. Двумерная карта хромато-масс-спектрических данных пептидов.

1.3. Проблема инверсии хроматографических пиков пептидов в литературе

1.4. Протеомика «сверху-вниз». «Предсказательная» хроматография белков

1.5. Критическая жидкостная хроматография биомакромолекул в задаче создания универсальной шкалы времен удерживания пептидов.

ГЛАВА 2. МЕТОД МНОГОТОЧЕЧНОЙ НОРМАЛИЗАЦИИ.ВРЕМЕН УДЕРЖИВАНИЯ ПОЛИПЕПТИДОВ.

2.1. Теоретические основы «предсказательной» хроматографии полипептидов на основе модели ВюЬССС.

2.2. Процедура приведения хроматографических времен удерживания к единой временной шкале. Метод многоточечной нормализации (МТН).

ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА МТН.

3.1. Проверка концепции линейной корреляции хроматографических времен удерживания.

3.2. Описание экспериментов.

3.3. Обсуждение результатов.

3.3.1.Экспериментальная проверка концепции линейности хроматографических данных.

3.3.2. Экспериментальная проверка подхода МТН к выравниванию времен удерживания пептидов на основе модели ВюЬССС.

3.4. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ЯВЛЕНИЕ ИНВЕРСИИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ПОРЯДКОВ ВЫХОДА ПЕПТИДОВ И ЕГО ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

4.1. Описание экспериментов.

4.2. Обсуждение результатов.

4.2.1. Обнаружение инверсии порядка выхода пептидов.

4.2.2. Исследование экспериментально обнаруженных пар пептидов с инверсией порядка выхода при смене градиента.

4.2.3. Масштаб распространения инверсии порядка выхода пептидов в протеомных исследованиях.

4.2.4. Предсказание сдвигов хроматографических пиков при смене условий элюирования.

4.2.5. Проблема количественного предсказания инверсии порядка выхода пептидов при смене градиента.

4.3. Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ЗАВИСИМОСТЬ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ВРЕМЕН' УДЕРЖИВАНИЯ ОТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ В ЦЕПИ ЦЕЛОГО БЕЛКА.

5.1. Описание экспериментов.

5.2. Обсуждение результатов.

5.211. Сравнение теории и эксперимента.

5.2.2. Универсальность в хроматографии белков.

5.2.3. О возможности создания баз данных AMT белков.

5.2.4. Проблема создания баз данным AMT на целых белках.

5.3. Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Универсальная шкала хроматографических времен удерживания биомакромолекул в задачах "скорострельной" протеомики»

Актуальность темы исследований

В последние годы одним из наиболее быстро развивающихся направлений в науках о живых организмах стала "протеомика". Основной задачей протеомики является исследование белкового состава клеток живых организмов (протеом). Сложность этой задачи требует использования мощных аналитических средств, способных отслеживать карту протеома, изменяющуюся в зависимости от физиологических и патогенных состояний организма, что оказывает стимулирующее влияние на развитие высокопроизводительных методов так называемой «скорострельной» (в англоязычной литературе "shotgun") протеомики.

К аналитическим средствам, используемым в протеомике, в первую очередь, относятся такие физико-химические методы как масс-спектрометрия и жидкостная хроматография. В настоящее время масс-спектрометрия позволяет проводить измерения- масс сложных биоорганических молекул с относительной точностью порядка одной миллионной, в широком массовом диапазоне, в то время как воспроизводимость, хроматографического разделения сложных смесей биомолекул достигает нескольких секунд в рамках продолжительного (до нескольких часов) хромато-масс-спектрометрического эксперимента. Благодаря прогрессу, достигнутому в последние годы в области хромато-масс-спектрометрических методов анализа биомолекул, одним из перспективных методов высокопроизводительной идентификации белков является подход, основанный на создании и использовании баз данных точных масс и хроматографических времен удерживания пептидных маркеров белков (Accurate Mass and Time tags, AMT). Создание баз данных AMT требует одновременных усилий со стороны разных исследовательских групп в рамках совместных проектов, однако, хроматографические данные в них оказываются привязанными к конкретным экспериментальным условиям и не переносимы с одной инструментальной платформы на другую. В диссертации рассматривается подход к решению этой проблемы.

Актуальность темы исследования обусловлена необходимостью развития хромато-масс-спектрометрических методов "скорострельной" протеомики для использования в масштабных исследованиях протеомов живых организмов и их количественного анализа в рамках совместных исследований, включая реализацию международного проекта "Протеом человека".

Цели и задачи исследования

Основной целью работы является развитие метода жидкостной хроматографии для использования в задачах «скорострельной» протеомики1 на основе баз данных точных масс и времен удерживания пептидных маркеров белков. Для реализации поставленной цели в рамках представленной работы были определены следующие конкретные задачи исследований:

1) создание единой универсальной временной шкалы на основе концепции линейной корреляции времен удерживания, получаемых в различных экспериментальных условиях;

2) экспериментальное исследование диапазона хроматографических условий, в которых наблюдается линейная зависимость хроматографических времен удерживания пептидов;

3) проведение модельных экспериментов, создание прототипов баз данных AMT в универсальной шкале времен удерживания для статистически значимых массивов экспериментальных данных сложных смесей протеолитических пептидов, а также исследование точности представленных в них времен;

4) теоретическое описание нелинейных эффектов в хроматографии полипептидов, в частности, инверсии времен удерживания пептидов при изменении хроматографических условий разделения;

5) проверка возможности предсказания времен удерживания белков в обращено-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии (ОФ ВЭЖХ) и идентификация точечных модификаций их аминокислотных последовательностей с целью возможного расширения применимости метода AMT для прямой идентификации белков, минуя стадию протеолитического гидролиза.

Используемые методы исследований

Эксперименты по разделению и идентификации индивидуальных пептидов и их смесей проводились на трех нано ВЭЖХ системах: две Agilent 1100 и одна Ultimate 3000 (Dionex). Каждая из трех ВЭЖХ систем была соединена с гибридными масс-спектрометрами LTQ-FT (Thermo Fisher, Бремен, Германия) с использованием хроматографических колонок со стационарной* фазой Cjg. Для идентификации пептидов использовалось несколько методов фрагментации ионов: фрагментация' в результате столкновения с молекулами буферного газа (ДАС, CAD) в ионной ловушке и фрагментация в результате захвата медленных электронов (ДЭЗ, ECD) в ловушке ионного циклотронного резонанса (ИЦР). Спектры фрагментации использовались для восстановления пептидов по базе данных NCBI с использованием поисковых систем Mascot и XÎTandem.

В качестве образцов были использованы следующие коммерческие стандарты: триптические гидролизаты белка Cytochrome с и смеси шести белков {Bovine serum albumin, beta-Galactosidase, Lysozyme, Alcohol dehydrogenase, Cytochrome c, Apo-transferrin) производства компании Dionex/LCPacking (США).

Эксперименты по разделению модельных белков {Cytochrome с из организмов Equine, Bovine, Canine, производства Sigma-Aldrich и Calbiochem) и их пепсиновых гидролизатов были проведены на ВЭЖХ системе Janeiro CNS (Thermo Scientific, Швейцария) с использованием хроматографической колонки со стационарной фазой С/§. Хроматографическая система была соединена с масс-спектрометром LTQ XL (Thermo Scientific, Бремен, Германия) в качестве метода фрагментации родительских ионов был выбран метод CAD.

Во всех ВЭЖХ/МС экспериментах использовался бинарный растворитель вода/ацетонитрил (АЦН) с добавлением либо муравьиной, либо уксусной кислоты.

Расчеты хроматографических времен удерживания производились с помощью модели критической хроматографии биомакромолекул BioLCCC (Liquid Chromatography of Biomolecules at Critical Conditions).

Научная новизна

Впервые было предложено использование физико-химической модели жидкостной критической хроматографии для идентификации полипептидов и белков на основе метода точных масс и времен удерживания AMT, а также предложен и реализован метод приведения хроматографических данных полипептидов и белков к единой временной шкале для создания универсальных баз данных AMT. Обнаружено и впервые описано явление инверсии порядка выхода пептидов с близкими временами удерживания при ВЭЖХ разделении на обращенной фазе в зависимости от их аминокислотного состава и их последовательности при изменении параметров хроматографической колонки (длина, размер пор, внутренний диаметр) и профиля градиента сильного растворителя. Определен масштаб явления инверсии в протеомных исследованиях при изменении профиля градиента сильного растворителя.

Положения, выносимые на защиту

1. Концепция линейности хроматографических данных, получаемых при разделении пептидов в различных экспериментальных условиях.

2. Результаты экспериментальных исследований условий разделения по определению границ применимости концепции линейности хроматографических данных полипептидов.

3. Метод многоточечной нормализации экспериментальных хроматографических времен пептидов к универсальной временной шкале, основанный на использовании модели критической жидкостной хроматографии-макромолекул для предсказания времен удерживания.

4. Прототип баз данных AMT для смесей протеолитических пептидов модельных белков.

5. Описание явления инверсии порядка выхода пептидов с близкими временами удерживания при ВЭЖХ разделении на обращенной фазе в зависимости от их аминокислотного состава и их последовательности при изменении параметров хроматографической колонки (длина, размер пор, внутренний диаметр) и профиля градиента сильного растворителя. Определение масштаба этого явления в протеомных исследованиях.

6. Модель предсказания времен удерживания целых белков при их разделении методом обращено-фазовой ВЭЖХ и экспериментальная проверка применимости модели для описания разделения модельных белков, включая белки-гомологи, отличающиеся точечными- мутациями аминокислотных последовательностей.

Научная и практическая ценность

Полученные результаты могут быть использованы специалистами в области высокоэффективной жидкостной хроматографии, а также в области протеомных исследований для решения следующих задач:

1. Развитие новых методов разделения смесей сложных веществ органического и биоорганического происхождения;

2. Разработка новых разделительных сред, обладающих высокой специфичностью по удерживанию макромолекул с заданными физико-химическими свойствами;

3. Фильтрация масс-спектрометрических идентификаций, получаемых при анализе протеомов живых организмов;

4. Создание баз данных времен удерживания для высокопроизводительного анализа белков;

5. Реализация хроматографически зависимых методов количественного анализа протеолитических смесей на основе мониторинга уникальных фрагментационных переходов МКМУ811М;

6. Разработка методов «скорострельной» протеомики на основе многомерной- «предсказательной» хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией;

7. Разработка новых поисковых протеомных машин, основанных на использовании хроматографических данных.

Личный вклад автора

Материал, представленный. в- диссертации, получен при непосредственном участии автора в реализации задач исследования, в выполнении экспериментов, в- обсуждении и анализе полученных результатов. Диссертационная работа выполнена в период с 2007 по 2011 I год.

Апробация работы

Результаты' работы докладывались и обсуждались на следующих российских и международных конференциях: 35-ом конгрессе Международного хроматографического общества по высокоэффективной жидкостной хроматографии НРЬС-2010 (Бостон, США, 2010), 57-ой и 58-ой конференции Американского масс-спектрометрического общества (Денвер, США, 2008 и Солт-Лейк-Сити, США, 2010 ), У1-ом Российском симпозиуме «Белки пептиды» (Казань, 2009), 50-ой , 51-ой и 52-ой научной конференции МФТИ (Москва, 2008, 2009, 2010), 3-ей международной конференции -школе «Масс-спектрометрия в химической физике, биофизике и энергетике»

Звенигород, 2007), III, IV и V Всероссийской конференции с международным участием Всероссийского масс-спектрометрического общества «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы» (Москва, 2007, 2009, 2011).

Работы, вошедшие в диссертацию, были выполнены при поддержке РФФИ (гранты №№ 09-08-00663, 08-04-01339), программы президиума РАН №П8, Американского фонда гражданских исследований и развития АФГИР, грант СБКР ЇШВ1 -2909-М0-07, и Международного фонда поддержки науки ИНТАС (гранты №04-83-2643 и Сепошісз-05-1000004-7759).

Изложение в диссертации построено следующим образом:

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и сформулирована цель исследования, приведены положения, выносимые на защиту.

Заключение диссертации по теме «Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва», Придатченко, Марина Леонидовна

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

Статьи в журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Толмачев Д.А., Вилков А.Н., Агапов А.Ю., Тарасова И.А., Новоселов K.P., Сагуленко П.Н., Шитов С.С., Придатченко М.Л., Дорошенко В.М., Горшков М.В. Масс-спектрометр ионного циклотронного резонанса на постоянном магните с атмосферным источником ионизации // Масс-спектрометрия. 2008. Т. 5, № 2. С. 83-102.

2. Tarasova I.A., Guryca V., Pridatchenko M.L., Gorshkov A.V., Kieffer-Jaquinod S., Evreinov V.V., Masseion C.D., Gorshkov M.V. Standardization of retention- time data for AMT tag proteomics database generation// Journal of Chromatography B. 2009. T. 877, C. 433-440.

3. Придатченко М.Л., Тарасова И.А., Гурыча В:, Кононихин A.C., Адаме К., Толмачов Д.А., Агапов А.Ю., Евреинов В.В., Попов И.А., Николаев E.H., Зубарев P.A., Горшков A.B., Масселон К.Д., Горшков М.В. Использование моделей хроматографического разделения для создания баз данных AMT в задачах «скорострельной» протеомики // Биохимия. 2009. Т. 74, № 11 С. 1469-1478.

4. Придатченко МЛ., Тарасова И.А., Масселон К.Д., Горшков A.B., Горшков М.В. Единый подход к созданию универсальных баз данных точных масс и времен удерживания на основе модели критической хроматографии биомакромолекул // Труды МФТИ. 2009. Т. 1, № 1, Долгопрудный С. 94-103.

5. Perlova T.Yu., Margolin Y., Pridatchenko M.L., Tarasova I. A., Goloborodko A.A., Gorshkov A.V., Moskovets E., Ivanov A.R., Gorshkov M.V., Retention time prediction using the model of liquid chromatography of biomacromolecules at critical conditions in LC-MS phosphopeptide analysis // Proteomics. 2010. T. 10, №19: C. 3458-68.

6. Pridatchenko M.L., Perlova T.Yu., Hamidane H.B., Goloborodko A.A., Tarasova A.A., Gorshkov A.V., Evreenov V.V., Tsybin Yu.O., Gorshkov M.V., On the utility of predictive chromatography to complement mass spectrometry-based intact protein identification // Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2011. принято в печать.

7. Горшков А.В., Евреинов В.В., Придатченко М.Л., Тарасова И.А., Филатова Н.Н., Роздина И.Г., Горшков М.В., О применимости концепции критической хроматографии к анализу белков. Зависимость времен удерживания* от последовательности аминокислотных остатков в цепи // Высокомолекулярные соединения А. 2011. Т. 53; №12, С. 1-16.

Труды и тезисы конференций:

8. Придатченко- М.Л., Тарасова И.А., Горшков М.В. Тарасова И.А., Универсальная шкала времен удерживания биомакромолекул в задачах «скорострельной» протеомики // V Всероссийская конференция «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы». 2011. Москва, РФ, МБУ-2, С. 66.

9. Перлова Т.Ю., Горшков А.В., Евреинов В.В., Придатченко М.Л., Горшков М.В., Хромато-масс-спектрометрический анализ пептидов: инверсия хроматографических порядков выхода и ее влияние на точность ВЭЖХ-МС идентификаций // Четвертая Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Фундаментальные вопросы масс-спектрометрии и ее аналитические применения». 2010. Звенигород, РФ. С. 90.

10. Горшков А.В., Придатченко M.JL, Голобородько А.А., Тарасова И.А., Перлова Т.Ю., Евреинов В.В., Горшков М.В., Жидкостная хроматография как комплементарный масс-спектрометрическому метод анализа биомакромолекул // Четвертая Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Фундаментальные вопросы масс-спектрометрии и ее аналитические применения». 2010. Звенигород, РФ. С. 92.

11. Голобородько А.А. Перлова Т.Ю., Придатченко'МЛ., Горшков А.В. Иванов А.Р:, Зубарев Р.А., Горшков М.В., Экспериментальный подход к анализу достоверности масс-спектрометрических идентификаций пептидов // Четвертая Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи «Фундаментальные вопросы масс-спектрометрии и ее аналитические применения». 2010. Звенигород, РФ. С. 113

12. Pridatchenko M.L., Perlova T.Yu., Tarasova I.A., Goloborodko A.A., Gorshkov A.V., Evreinov V.V., Tsybin Yu.O., and Gorshkov M.V., On the utility of critical chromatography of biomacromolecules to predict protein retention in gradient HPLC // 35th International Symposium- on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques. 2010; Boston, Massachussets, USA. P-308-T

13. Perlova T.Yu., Gorshkov A.V., Evreinov V.V., Goloborodko A.A., Pridatchenko M.L., Tarasova I.A., Moskovets E., Ivanov A.R., and Gorshkov M.V., Basics of the model of liquid chromatography of biomacromolecules at critical conditions: theory and experimental applications // 35th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques. 2010. Boston, Massachussets, USA. P-2806-W.

14. Goloborodko A.A., Perlova T.Yu., Pridatchenko M.L., Gorshkov A.Y., Tarasova I.A., Moskovets E., Gorshkov M.V., and Ivanov A.R., Calibration of user-defined LC-MS systems for complementary filtering and validation of MS based identifications by "predictive" chromatography of biomacromolecules //

58th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics. 2010. Salt Lake City, Utah. ThP 413.

15. Придатченко M.JI., Тарасова И.А., Горшков M.B., Филатова H.H., РоздинаИ.Г., Горшков A.B., Евреинов В.В., О применимости модели критической хроматографии BioLCCC к анализу белков // IV Российский симпозиум "Белки и пептиды". 2009. Казань, РФ, С. 131.

16. Перлова Т.Ю., Тарасова И.А., Придатченко M.JL, Иванов А.Р., Горшков М.В., Модель критической хроматографии биомакромолекул в задачах фосфопротеомики // IV Российский симпозиум "Белки и пептиды". 2009. Казань, РФ, С. 297.

17. Тарасова И.А., Горшков A.B., Евреинов В.В., Придатченко M.JL, Голобородько A.A., Перлова Т.Ю., Горшков М.В., Критическая хроматография белков и пептидов в задачах протеомики: возможно ли чтение текста последовательности? // IV Российский, симпозиум "Белки и пептиды". 2009. Казань, РФ, С. 139.

18. Перлова Т.Ю., Тарасова И.А., Придатченко М.Л., Голобородько A.A., Евреинов В.В., Горшков A.A., Иванов А.Р., Горшков, М.В., Калибровка феноменологических параметров модели критической* жидкостной хроматографии биомакромолекул // 52-я Научная конференция МФТИ. 2009. Москва, РФ. С. 108-111

19. Тарасова И.А., Горшков A.B., Евреинов В.В., Масселон К.Д., Гурыча

B., Придатченко М.Л., Горшков М.В., Изменение порядка выхода пептидов при изменении условий градиентного элюирования в ВЭЖХ на обращенной фазе: о возможном объяснении с точки зрения теории критической хроматографии биомакромолекул // III Всероссийская конференция «Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы». 2009. Москва, РФ, МБС-6, С. 80.

20. Pridatchenko M.L., Tarasova I.A., Kononikhin A.S., Guricya V., Tolmachev D.A., Agapov A.Yu., Adams С., Popov I.A., Gorshkov A.V., Masseion

C.D., Zubarev RA., Nikolaev E.N., Gorshkov M.V.; Standard Retention Time Scale for Collaborative Generation of Accurate Mass and Time T&g(AMT)

Databases // 56th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topic. 2008. Denver, Colorado, MP-656.

21. Шитов С.С., Горшков А.В., Горшков М.В., Тарасова И. А., Придатченко М.Л., Учет нелокальных взаимодействий в модели критической жидкостной хроматографии биомакромолекул // Труды 51-й научной конференции МФТИ. 2008. Москва, РФ. С. 110-113.

22. Придатченко М.Л., Тарасова И.А., Масселон К.Д., Горшков А.В1, Горшков М.В., Стандартизация, хроматографических данных для макромолекул в условиях градиентной ВЭЖХ // 3-я Международная Конференция — школа. 2007. Звенигород, РФ. С. 78.

23. Тарасова И.А., Горшков А.В., Евреинов В.В., Голобородько> А.А., Шитов С.С., Придатченко М.Л., Горшков М.В., Теоретический хроматограф: практическая реализация концепции жидкостной хроматографии; в критических условиях // 3-я Международная Конференция - школа. 2007. Звенигород, РФ. С. 48

24. Придатченко М.Л., Тарасова И.А., Масселон К., Горшков А.В., Горшков М.В., Единый подход к созданию универсальных баз данных точных масс и времен удерживания пептидных маркеров белков на основе модели' критической хроматографии биомакромолекул // Труды 50 конференции МФТИ. 2007. Долгопрудный, РФ. С. 100-102.

25. Tarasova I.A., Masselon C.D., Pridatchenko M:L., Kieffer-Jaquinod S., Gyryca V., Garin J., Gorshkov A.V., Evreinov V.V., Gorshkov M.V., Retention time- conversion for cross-platform transfer of HPLC-MS/MS proteomics data // 55th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics. 2007. Indianapolis, Indiana, TP-144.

26. Придатченко М.Л., Тарасова И.А., Масселон К.Д., Горшков А.В., Горшков М.В., Универсальный подход к созданию баз данных времен удерживания и точных масс пептидов // Третий съезд ВМСО, II Всероссийская конференция с международным участием, "Масс-спектрометрия и ее прикладные проблемы". 2007. Москва, РФ. С. МБС-5.

БАЛГОДАРНОСТИ

Данная работа выполнялась в лаборатории 006 физико-химических методов исследования структуры веществ под руководство к.ф.-м.н. Горшкова Михаила Владимировича Института энергетических проблем химической физики РАН. Тематика исследований была предложена автору М.В. Горшковым в 2006 году. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю Горшкову М.В. за помощь при подготовке диссертации, за помощь в постановке задач, возможность работы на современном оборудовании в передовых европейских лабораториях, а также за плодотворное и результативное обсуждение результатов и помощь при подготовке публикаций и формулировке выводов, И.А. Тарасовой,

A.B. Горшкову и В.В. Евреинову, за помощь в постановке задач, проведении экспериментов, анализе результатов и подготовке публикаций, и всем сотрудникам лаборатории физико-химических методов исследования структуры веществ ИНЭШХ ХФ РАН за многолетнее внимание и поддержку. Автор благодарит Зубарева Р.А и его сотрудников из Университета Уппсалы в Швеции, Масселона К.Д. и его сотрудников » из лаборатории исследования динамики протеомов Министерства атомной энергетики Франции в Гренобле и Николаева E.H. и его сотрудников Института биохимической физики РАН за помощь в сборе хромато-масс-спектрометрических данных и ценные советы. Автор выражает глубокую признательность профессору Цыбину Ю.О. и всем сотрудникам лаборатории биомолекулярной масс-спектрометрии Лозаннского политехнического университета за помощь в постановке экспериментов и обсуждения. Автор благодарен Козловскому

B.И., Таганову Н.Г. и Лебедеву А.Т. за прочтение рукописи диссертации и полезные замечания. Автор благодарит всех участников конференций, семинаров и школ, на которых были представлены результаты данной работы, за обсуждения и замечания. Автор хотел бы выразить благодарность родным и близким за моральную и материальному поддержку. Автор благодарит Придатченко О.Л., Придатченко Д.Л., Головастому C.B., Петрову A.A., за творческое обсуждение работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Придатченко, Марина Леонидовна, 2011 год

1. Kelleher N.L. et al. Top Down versus Bottom Up protein characterization by tandem high-resolution mass spectrometry. // Journal of the American Chemical Society. 1999. Vol. 121, № 4. P: 806-812.

2. Kinter M»., Sherman N.E. Protein sequencing and identification using tandem mass spectrometry. / ed. Desiderio D.M., Nibbering N.M.M. New York: John Wiley & Sons Inc., 2000. P. 320.

3. Durbin K.R. et al. Intact mass detection, interpretation, and visualization to automate Top-Down proteomics on a large scale. // Proteomics. 2010. Vol. 10, № 20. P. 3589-3597.

4. Gucinski A.C. et al. Understanding and exploiting peptide fragment ion intensities using experimental and informatic approaches. // Proteome Bioinformatics / ed. Walker J.M., HubbardS.J. London, UK: Humana Press, 2010. Vol. 604, № 3. P. 73-94:

5. McCormack a L. et al. Direct analysis and identification of proteins in mixtures by LC/MS/MS and database* searching at the low-femtomole level. // Anal. Chem. 1997. Vol. 69, № 4. P. 767-776.

6. Wolters D.A., Washburn M.P., Yates J.R. An automated multidimensional protein identification technology for shotgun proteomics. // Anal. Chem. 2001. Vol. 73, № 23. P. 5683-5690.

7. Nesvizhskii A.I. Protein identification by tandem mass' spectrometry and sequence database searching. // Methods in molecular biology (Clifton, N.J.). 2007. Vol.367. P. 87-119.

8. Brosch M., Choudhary J. Scoring and validation of tandem ms peptide identification methods // Proteome Bioinformatics / ed. Walker J.M., Hubbard S.J. London, UK: Humana Press, 2010. Vol. 604, № 3. P. 43-53.

9. Conrads T.P. et al. Utility of accurate mass tags for proteome-wide protein identification // Anal. Chem. 2000. Vol. 72, № 14. P. 3349-3354.

10. Norbeck A.D. et al. The utility of accurate mass and LC elution time information in the analysis of complex proteomes // American Society for Mass Spectrometry. 2005. Vol. 16. P. 1239-1249.

11. Bochet P. et al. Fragmentation-free LC-MS can identify hundreds of proteins. //Proteomics. 2011. Vol. 11, № 1. P: 22-32.

12. May D. et al. A platform for accurate mass and time analyses of mass spectrometry data research articles // Journal of Proteome Research. 2007. Vol. 6, № 7. P. 2685-2694.

13. Petritis K. et al. Use of artificial neural networks for the accurate prediction of peptide liquid chromatography elution times in proteome analyses // Anal. Chem. 2003. Vol. 75, № 5. P. 1039-1048.

14. Scanlon M.G., Sapirstein H.D., Bushuk W. Computerized wheat varietal identification by high-performance liquid chromatography. // Cheral Chemistry. 1989. Vol. 66, № 149. P. 439-444.

15. Krokhin O.V. et al. An improved model for prediction of retention times of tryptic peptides in ion pair. // Molecular & Cellular Proteomics. 2004. Vol. 3, № 9\ P. 908-9191.

16. Shinoda K., Tomita M., Ishihama Y. Aligning LC peaks by converting gradient retention times to retention index of peptides in proteomic experiments // Bioinformatics. 2008. Vol. 24, № 14. P. 1590-1595.

17. Snyder L.R. Mobile phase effects in liquid-solid chromatography. Importance of adsorption-site geometry, adsórbate derealization and hydrogen bonding // Journal of chromatography. 1983. Vol. 255. P. ,3-26.

18. Snyder L.R., Dolan J.W., Gant J.R. Gradient elution in high-performance liquid chromatography 1. Theoretical basis for reversed-phase systems // Journal of Chromarography. 1979. Vol. 165. P. 3-30;

19. Stadalius M.A. et al. Optimization model for the gradient elution separation of peptide mixtures by reversed-phase high-performance liquid chromatography Verification of retention relationships // Journal of Chromarography. 1984. Vol. 296. P. 31-59.

20. Glajch J.L. et al. Separation of peptide mixtures by reversed-phase gradient elution. Use of flow rate changes for controlling band spacing and improving resolution. //Anal. Chem. 1986. Vol. 58, № 2. P. 280-285.

21. Riddle L.A., Guiochon G. Influence of mobile phase gradients on the retention and separation of peptides from a Cytochrome-c digest by reversed-phase liquid chromatography. // Chromatographia. 2006. Vol. 64. P. 121127.

22. Lange V. et al. Selected reaction monitoring for quantitative proteomics: a tutorial. // Molecular systems biology. 2008. Vol. 4, № 222. P. 222.

23. Snyder L.R., Dolan J.W. High-performance gradient elution: the practical application of the linear-solvent-strength model. New York: Wiley, 2006. P. 500.

24. Spicer V. et al. Predicting retention time shifts associated with variation of the gradient slope in peptide RP-HPLC. // Anal. Chem. 2010. Vol. 82, № 23. P. 9678-9685.

25. Krokhin O.V., Spicer V. Peptide retention standards and hydrophobicity indexes in reversed-phase high-performance liquid chromatography of peptides // Anal. Chem. 2009. Vol. 81, № 22. P. 9530-9530.

26. Gorshkov A.V. et al. Liquid chromatography at critical conditions: comprehensive approach to sequence-dependent retention time prediction // Anal. Chem. 2006. Vol. 78, № 22. P. 7770-7777.

27. Gorshkov A.V. et al. Applicability of the Critical Chromatography Concept to proteomics problems: dependence of retention time on the sequence of amino acids. // Polymer Science B. 2007. Vol. 49, №4. P. 93-107.

28. Tarasova I.A. et al. Applicability of Critical Chromatography Concept to proteomics problems: experimental study of dependence of retention time on the sequence of amino acids // Polymer Science A. 2008. Vol. 50, № 3. P. 309-321.

29. Энтелис С.Г., Евреинов B.B., Кузаев- А.И. Реакционноспособные олигомеры. Москва: Химия, 1985. Р. 304.

30. URL: http://hs2.proteome.ca/SSRCalc/SSRCalc32.html Online.

31. Gorshkov A.V. et al. Critical chromatography of macromolecules as a tool for reading the amino acid sequence of biomacromolecules: Reality or science fiction? // J Anal Chem. 2010. Vol. 65, № 1. P. 4-14.

32. Горшков A.B. Критическая хроматография макромолекул. 2003. P. 367.

33. Palmblad M. et al. Prediction of chromatographic retention and protein identification in liquid chromatography/mass spectrometry // Anal. Chem. 2002. Vol. 74, № 22. P. 5826-5830.

34. Gilar M. et al. Peptide retention prediction applied to proteomic data analysis // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2007. P. 2813-2821.

35. Klammer A.A. et al. Impruving tandem mass spectrometry identification using peptide retention time prediction across diverse chromatography conditions. //Anal. Chem. 2007. Vol. 79, № 16. P. 6111-6118.

36. Pfeifer N. et al. Statistical learning of peptide retention behavior in chromatographic separations: a new kernel-based approach for computational proteomics. // BMC Bioinformatics. 2007. Vol. 14. P. 1-14.

37. Goloborodko A.A. et al. Empirical approach to false discovery rate estimation in shotgun proteomics // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2010. P. 454-462.

38. Lee J.E. et al. A robust two-dimensional separation for top-down tandem mass spectrometry of the low-mass proteome. // J Am Soc Mass Spectrom. Elsevier Inc., 2009i Vol. 20, № 12. P. 2183-2191.

39. Calligaris D., Villard C., Lafitte D. Advances in top-down proteomics for disease biomarker discovery. // Journal of Proteomics. Elsevier B.V., 2011. Vol. 74, № 7. P. 920-934.

40. Kellie J.F. et al. The emerging process of Top Down mass spectrometry for protein analysis: biomarkers, protein-therapeutics, and achieving high throughput//Mol Biosyst. 2010. Vol. 6, № 9. p. 1532-1539.

41. Sanger F. The arrangement of amino acids in proteins. // Advances in protein chemistry. 1952. Vol. 7. P. 1-67.

42. Baczek T., Kaliszan R. Predictions of peptides' retention times in reversed-phase liquid chromatography as a new supportive tool to improve protein identification in proteomics. // Proteomics. John Wiley & Sons, 2009. Vol. 9, № 4. P. 835-847.

43. Babushok V.I., Zenkevich I.G. Retention characteristics of peptides in rp-lc: peptide retention prediction. // Chromatographia. 2010. Vol. 72, № 9-10. P. 781-797.

44. Meek J.L. Prediction of peptide retention times in high-pressure liquid-chromatography on the basis of amino-acid-composition. // Proc Natl Acad Sci USA. 1980. Vol. 77, № 3. P. 1632-1636.

45. Guo D., Mant C.T., Hodges R.S. Effects of ion-pairing reagents on the prediction of peptide retention in reversed- phase high-performance liquid-chromatography. // Journal of Chromatography. 1987. Vol. 386. P. 205-222.

46. Entelis S.G., Evreinov V.V., Gorshkov A.V. Functionality and molecular-weight distribution of telechelic polymers. // Adv. Polym. Sci'. 1986. Vol. 76. P. 129-175.

47. Perlova T.Y. et al. Retention time prediction using the model of liquid chromatography of biomacromolecules at critical conditions in LC-MS phosphopeptide analysis. //Proteomics. 2010. Vol. 10, № 19. P. 3458-3468.

48. DiMarzio E.A., Rubin R.J. Adsorption of a chain polymer between two plates. // The Journal of Chemical Physics. 1971. Vol. 55, № 9. P. 4318.

49. Obukhov S.P. Adsorption onto the surface of a random heteropolymer chain. //JETP. 1987. Vol. 66, №6. P. 1125-1131.

50. URL: http://www.theorchromo.ru/lib/tutorial.html. Online.

51. Лифшиц И.М. Некоторые вопросы статистической теории биополимеров. // ЖЭТФ. 1968. Vol. 55, № 26. Р. 2422-2422.

52. MacLean В., Eng J.K., Beavis R.C. M.M. General framework for developing and evaluating database scoring algorithms using the TANDEM search engine // Bioinformatics. 2006. Vol. 22. P. 2830-2832.

53. Faith M. et all SwedCAD, a database of annotated: high-mass accuracy MS/MS spectra of tryptic peptides, // Journal of Proteorne Research. 2007. Vol. 6, № 10. P. 4063-4067.

54. Strittmatter E.F. et: al. Application of peptide. LC retention time information in a discriminant: function for peptide identification by tandem mass spectrometry research.articles. // Journal of Proteome Research. 2004. Vol. 3, № 4. P. 760-769.

55. Krokhin O.V. et al; Use of peptide retention time prediction for protein identification by off-line reversed-phase HPLC-MALDI MS/MS. // Anal. Chem. 2006. Vol. 78, № 17. P. 6265 6269.

56. Mant C.T., Zhou N.E., Hodges R.S. Correlation of protein retention times in reversed-phase chromatography with polypeptide: chain: length and1 hydrophobicity. II Journal of chromatography. 1989i Voli 476. P. 363-375:

57. Koyama J. et al. Effect of column length and elution. mechanism on the separation^ of proteins by reversed-phase' higliTperformance liquid chromatography. // Journal of Chromatography A. 1992. Vol. 625. P. 217— 222.

58. Enzymatic Assay of pepsin. EC 3.4.23.1. Online. // http://www.sigmaaldrich.com. 1996.

59. Гросберг А.Ю:, Хохлов A.P. Статистическая физика макромолекул. Наука. Москва: 11аука, 1989. Р. 344.

60. Mant C.T. et al. Effect of peptide chain length on peptide retention behavior in reversed-phase chromatography. // Journal of Chromarography. 1988. Vol. 458. P. 193-205.

61. Sakamoto Y., Kawakami N., Sasagawa T. Prediction of peptide retention times. // Journal of Chromatography. 1988. Vol. 442. P. 69-79.

62. Senko M.W., Beu S.C., Mclafferty F.W. Determination of monoisotopic masses and ion populations for large biomolecules from resolved isotopic distributions // J Am Soc Mass Spectrom. 1995. Vol. 6, № 4. P. 229-233.