Recent studies have shown the impact of particulate matter, created by anthropogenic
activities, on neuronal health. This thesis presents a comprehensive exploration of proteomic
and phosphoproteomic methodologies, emphasizing their significance in understanding neuronal
health and the effects of environmental stressors, particularly particulate matter. We introduce
a high-throughput, robust, and user-friendly sample treatment method for label-free
shotgun proteomics. By harnessing the power of immobilized trypsin at the nanoscale and the
latest ultrasonic energy delivery technology, we have streamlined the sample preparation process
to a mere 15 minutes without compromising protein quantification.
Simultaneously, the detrimental effects of particulate matter, a byproduct of human
activities, on neuronal health are becoming increasingly evident. Beyond the immediate health
implications, the broader socio-economic ramifications of neurodegenerative diseases are
emerging. Our proteomic analyses of UPM exposed mice brain have unveiled significant alterations
in protein expression, suggesting that particulate matter disrupts key metabolic pathways.
Using label-free proteome quantification, we have identified significant alterations in
various enzymes, hinting at an adaptive cellular response to environmental stressors. This
adaptive response involves intricate crosstalk between post-translational modifications and
different cellular pathways. Our findings also highlight potential vulnerabilities in cellular energy
production, oxidative stress, and mitochondrial function, suggesting a connection to neurodegenerative
conditions.
Protein phosphorylation, a crucial post-translational modification, governs numerous
biological processes. However, the challenges posed by its low abundance and dynamic nature
necessitate advanced phosphoproteomic analysis techniques. While mass spectrometry
remains the primary tool for studying PTMs, its limitations in detecting scarce phosphopeptides
have led to the adoption of enrichment methods like IMAC and MOAC. The advent of
inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) has been transformative for phosphoproteomics,
offering unparalleled precision and sensitivity. Our research evaluates the efficiency
of phosphoprotein recovery and quantification, emphasizing the role of ICP-MS in
advancing our understanding of protein phosphorylation.Estudos recentes têm demonstrado o impacto de partículas em suspensão, criadas por atividades
antropogénicas, na saúde neuronal. Esta tese apresenta uma exploração abrangente das
metodologias proteómicas e fosfoproteómicas, enfatizando a compreensão da saúde neuronal e
dos efeitos da poluição, especialmente das partículas em suspensão. Introduzimos um método de
tratamento de amostras de alta eficiência, robusto e fácil de utilizar. Usando tripsina imobilizada
em nanoescala e a mais recente tecnologia de aplicação de energia ultrassónica, otimizámos o processo
de preparação de amostras para apenas 15 minutos, sem comprometer a quantificação de
proteínas.
Além das implicações imediatas na saúde, os efeitos prejudiciais das partículas em suspensão,
demonstram as amplas ramificações socioeconómicas das doenças neurodegenerativas
que estão a aumentar consideravelmente. As análises proteómicas revelaram alterações significativas
na expressão de proteínas, sugerindo que as partículas em suspensão perturbam vias
metabólicas importantes, identificando enzimas que revelam uma resposta celular adaptativa aos
stresses ambientais, envolvendo uma interação complexa entre modificações pós-tradução e
diferentes vias celulares metabólicas que sugerem uma ligação com a neurodegeneração.
A fosforilação de proteínas é uma modificação pós-tradução importante que controla bastantes
processos biológicos. No entanto, existem desafios impostos pela sua baixa abundância e
natureza dinâmica. A espectrometria de massa é a principal ferramenta para estudar estas modificações,
mas as limitações na deteção de fosfopeptídos requerem métodos de enriquecimento como
IMAC e MOAC. O surgimento da espectrometria de massa acoplada indutivamente (ICP-MS) foi
revolucionário para a fosfoproteómica, oferecendo precisão e sensibilidade incomparáveis. Nesta
tese avaliamos a eficiência da recuperação e quantificação de fosfoproteínas, enfatizando o papel
da ICP-MS no avanço da compreensão da fosforilação de proteínas
