molecular biology · my labwork · publication

Identifikasi Protein dengan MALDI-TOF MS (1)

Beberapa waktu yang lalu, saya dikontak oleh beberapa orang untuk berdiskusi mengenai prosedur identifikasi protein. Saya jadi kepikiran untuk sedikit cerita suka-duka yang saya alami dalam melakukan eksperimen identifikasi protein. Kebetulan, saya sedikit belajar tentang identifikasi protein ketika sekolah S2 dan hasil penelitian tersebut dipublikasikan di sini. Dalam penelitian tersebut, saya meneliti tentang protein yang berinteraksi secara spesifik dengan kurkumin, dengan menggunakan model sel leukemia (chronic myeloid leukemia/CML).

Secara umum, eksperimen identifikasi protein dibagi menjadi 3 tahap, yaitu preparasi sampel, aplikasi sampel ke dalam instrumen, dan analisis data yang dihasilkan oleh instrumen tersebut. Instrumen yang lazim digunakan untuk identifikasi protein adalah mass spectrometry. Terdapat berbagai jenis mass spectometry; dan instrumen yang saya gunakan adalah MALDI-TOF MS (Matrix Assisted Laser Desorption/IonizationTime of Flight Mass Spectrometry). Prinsip kerja MALDI-TOF akan saya jabarkan di bawah.

Tahapan eksperimen yang saya lakukan sendiri adalah preparasi sampel dan analisis data, sementara tahap aplikasi sampel ke dalam instrumen MALDI-TOF dilakukan oleh teknisi khusus alat MALDI-TOF di kampus karena pengoperasian alat ini memerlukan skill dan lisensi khusus. Oleh karena itu, saya akan membahas lebih detail bagian preparasi sampel dan analisis data.

  1. Preparasi sampel

Identifikasi protein dengan MALDI-TOF (atau mass-spectometry lainnya) adalah eksperimen yang mahal dan memerlukan effort yang besar. Oleh karena itu, perencanaan eksperimen dan preparasi sampel yang cermat sangat diperlukan sehingga eksperimen memberikan hasil yang memuaskan.

Preparasi sampel yang dilakukan bergantung pada jenis eksperimen dan tujuan data eksperimen tersebut. Karena saya ingin mengetahui interaksi kurkumin dengan protein, maka saya membuat kurkumin beads sebagai bait untuk menarik protein interaktornya dari lisat sel (isolasi protein) dengan metode pulldown assay. Contoh lain, jika kita ingin meneliti interaksi antar protein-protein, maka gunakan salah satu protein sebagai bait-nya. Selain dengan pulldown assay, berbagai metode dapat digunakan untuk mengisolasi protein yang diinginkan, antara lain kromatografi afinitas. Kita juga bisa menggunakan lisat sel keseluruhan (whole cell lysate) sebagai sampel jika ingin mengidentifikasi protein dari suatu sampel sel atau jaringan.

Untitled
Skema kerja isolasi protein yang berinteraksi dengan kurkumin, menggunakan metode pulldown assay

Dua hal mendetail yang tidak banyak dibahas di dalam paper-paper adalah resiko kontaminasi dan pemilihan reagent staining untuk visualisasi protein target. MALDI-TOF dan mass spectrometry lain adalah instrumen-instrumen yang sangat sensitif . Oleh karena itu, besar resiko terjadi kontaminasi dari protein lain ketika kita mengerjakan eksperimen ini. Apa kontaminasi yang terjadi dan dari mana asal kontaminasi tersebut?

Kontaminasi yang sangat mungkin terjadi adalah terdeteksinya protein keratin dalam sampel kita. Suspect terjadinya kontaminasi tersebut adalah diri kita sendiri sebagai pelaku eksperimen karena keratin dapat berasal dari serpihan kulit atau rambut kita. Oleh karena itu, diperlukan kewaspadaan yang tinggi dalam melakukan preparasi sampel untuk identifikasi protein. Tindakan-tindakan yang dapat dilakukan untuk meminimalisir kontaminasi antara lain:

  • Membersihkan peralatan SDS-PAGE dengan baik (merendam peralatan dengan cairan pembersih minimal selama 1 jam, membilas peralatan dengan aquabides sebanyak 2-3 kali, lalu mengeringkan peralatan di dalam oven tanpa adanya peralatan lain)
  • Gunakan 2 lapis sarung tangan selama melakukan eksperimen dan/atau membersihkan peralatan
  • Lakukan eksperimen dengan ringkas dan gerakan seminimal mungkin. Oleh karena itu, penting dilakukan ‘simulasi’ eksperimen untuk mengetahui letak alat, reagen, dan hal lain yang diperlukan. Hal ini akan meminimalisir terjadi gerakan yang tidak perlu ketika eksperimen yang sesungguhnya.

Deteksi awal protein target dilakukan dengan SDS-PAGE dilanjutkan dengan staining gel menggunakan reagent yang sesuai. Pada awal eksperimen (optimasi metode), saya menggunakan metode silver staining untuk visualisasi protein pada gel karena metode ini memiliki tingkat sensitivitas yang tinggi dengan harga yang relatif terjangkau. Namun, saya tidak dapat menggunakan metode silver staining dalam preparasi sampel untuk instrumen MALDI-TOF karena perlu dilakukan destaining pada gel sebelum sampel dapat diaplikasikan pada instrumen. Perlunya tahap destaining akan memperpanjang eksperimen yang perlu dilakukan dan memperbesar resiko terjadinya kontaminasi protein. Oleh karena itu, saya menggunakan flamingo staining untuk visualisasi gel hasil SDS-PAGE. Kelebihan flamingo staining adalah sifatnya yang kompatibel dengan MALDI-TOF sehingga tidak diperlukan destaining gel sebelum sample diaplikasikan pada instrumen.

Screen Shot 2018-04-20 at 19.30.30
Hasil isolasi protein yang berikatan dengan kurkumin beads dan control beads. Gel yang menunjukkan posisi protein yang diinginkan (<50 kDa) kemudian dipotong dan dianalisis dengan MALDI-TOF MS

Berdasarkan hasil eksperimen SDS-PAGE, saya menemukan bahwa kurkumin berikatan dengan protein-protein dengan ukuran <50 kDa. Oleh karena itu, untuk keperluan analisis MALDI-TOF, saya hanya menganalisis protein dengan ukuran <50 kDA dengan cara memotong gel hasil SDS-PAGE tersebut pada ukuran <50 kDa. Saya juga membandingkan protein yang berikatan pada control beads (beads yang tidak dikopling dengan kurkumin) vs protein yang berikatan pada kurkumin beads untuk mengeliminasi false positive pada hasil analisis MALDI-TOF.

___________________________________________________________________________________________

bersambung ke bagian dua di sini.

 

 

Advertisements

One thought on “Identifikasi Protein dengan MALDI-TOF MS (1)

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.