I levende organismer produceres proteinmolekyler med forskellige kemiske strukturer kaldet proteoformer, fra et enkelt gen for at udføre en række fysiologiske proteinfunktioner. Det har været kendt i ganske lang tid, at mennesker har cirka 22.000 gener, men det samlede antal humane proteoformer er stadig ukendt.
I øjeblikket er flydende kromatografimassespektrometri (LC-MS), en meget følsom metode til måling af biomolekyler, den vigtigste metode, der bruges til at analysere proteoformer. Mens den traditionelle tilgang til analyse af proteoformer kræver at nedbryde dem i små peptider, kaldes en nyere tilgang til analyse af intakte proteoformer ved LC-MS top-down-proteomik.
Langs linjerne i det humane genomprojekt, der kortlagde alle vores gener, har der været forsøg på at opbygge et atlas af humane proteoformer ved hjælp af top-down proteomik. De proteoformkomponenter, der er ekstraheret fra biologiske prøver, er imidlertid komplekse, og LC-MS alene kan ikke omfattende påvisning af alle proteoformer.
I 2020 udviklede Takemori-gruppen ved Ehime University oprindeligt PEPPI-MS, en innovativ metode til fraktionering med høj opløsning af proteoformer ved hjælp af det billige og enkle SDS-sidesystem. Prøvefraktionering ved hjælp af PEPPI-MS har haft succes med at øge antallet af proteoformer, der er påvises af LC-MS, og dens ydeevne har ført til vedtagelsen af PEPPI i prøvepræparater, kaldet “Pre” -fraktionering, i mange top-down proteomiske undersøgelser .
I 2022, i samarbejde med prof. Andreas Thholeys gruppe ved University of Kiel (Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel), blev Tyskland, en ultra-følsom proteoform målingssystem bygget, der kombinerer Peppi-MS-fraktionering med FAIMS ionmobilitetsmassespektrometri, der kan adskille proteoformer i gasfasen.
Ved hjælp af dette system opnåede de i 2023 detaljeret analyse af humane dyrkede celler via top-down-proteomik og etablerede en metode til en ny mellem-down-proteomik, hvor GLU-C-fordøjelsesprodukterne af proteoformer analyseres.
PEPPI-MS-fraktionering kræver ikke noget specielt udstyr og kan udføres med standard biokemisk laboratorieudstyr. Dens lethed og tilgængelighed har ført til, at den blev en standardmetode til prøvefraktionering i dybt top-down proteomik.
For yderligere at fremme proteoformanalyse etablerede Takemori-gruppen eksperimentelle protokoller til proteoformet fraktionering i høj opløsning, der anvender PEPPI-MS og top-down/mellem-down proteomik ved hjælp af FAIMS-LC-MS-systemet og for nylig offentliggjorde en strømlinet protokol, der kombinerer deres arbejde fra 2020 til 2024 in Naturprotokoller.
Det komplette sæt PEPPI-MS-protokoller muliggør fraktionering af høj opløsning af sporingsbiologiske prøver og storskala proteoformanalyse ved LC-MS og forventes at bidrage til konstruktionen af proteoformatlaser for forskellige levende arter og udvikling af sygdomsdiagnostiske metoder baseret om præcis proteoform information.