Протеомика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Протеомика — наука, основным предметом изучения которой являются белки, их функции и взаимодействия в живых организмах, в том числе — в человеческом. Основная задача протеомики — количественный анализ экспрессии белков в клетках в зависимости от их типа, состояния или влияния внешних условий[1]. Протеомика осуществляет сравнительный анализ больших групп белков — от всех белков, вовлеченных в тот или иной биологический процесс[2] до полного протеома.

Преимуществом протеомики перед геномикой является тот факт, что наличие какого-либо гена в геноме не означает, что с него производится транскрипция, а наличие транскрипта не означает, что с него происходит трансляция, а даже если происходит, то транскрипт не позволяет однозначно говорить о структуре белка, его созревании и локализации. Для ответа на эти вопросы и необходим арсенал современной протеомики.

Protein pattern analyzer.jpg

История[править | править исходный текст]

Традиционно изучение белков являлось одним из разделов биохимии, но после определения структуры всей геномной ДНК человека и ряда других организмов у исследователей белков появились новые методы, с которыми и связывают появление в 1997 году[3] нового термина протеомика (от протеин и геномика). В частности, появились исчерпывающие базы данных, содержащие последовательности всех белков человека, а также их протеолитических фрагментов, полученных в стандартных условиях. Это позволяет идентифицировать белки по молекулярной массе их фрагментов методом масс-спектрометрии. Поскольку протеомика оперирует большим объемом данных, для обработки которых требуются специализированные алгоритмы и большие вычислительные мощности, она тесно связана с биоинформатикой.

Практические применения[править | править исходный текст]

Обнаружение биомаркеров биологических процессов[править | править исходный текст]

Биомаркер — молекула, наличие или отсутствие которой позволяет сделать вывод об протекании определенного клеточного процесса, или определить тип клетки. Нередко в роли биомаркеров выступают белки, например белок Oct-4 позволяет идентифицировать эмбриональные стволовые клетки.

Применения в медицине[править | править исходный текст]

Сравнение протеомов здорового и больного пациентов позволяет выявить конкретные белки, потенциально вовлеченные в развитие болезни, которые в дальнейшем могут стать мишенями для новых лекарственных препаратов. Кроме того, если такие белки уже известны, анализ протеома может использоваться как метод ранней диагностики. Анализ протеома дает больше информации, чем сравнение уровня экспресии по мРНК, так как учитывает еще и посттрансляционные модификации и альтернативный сплайсинг.

Уточнение аннотации генома[править | править исходный текст]

Исследование протеома позволяет подтверждать наличие предсказаных при помощи поиска открытых рамок считывания белков в клетке, обнаруживать варианты альтернативного сплайсинга.

Сравнительная протеомика[править | править исходный текст]

Сравнение протеомов двух организмов (необязательно близкородственных) позволяет выявить как общие для этих двух организмов белки, так и белки, которые обуславливают различия их фенотипов. Такой анализ может давать информацию, полезную для понимания эволюционного процесса[4] , а иногда это позволяет определить раннее неизвестные функции белков. Например, при помощи сравнительной протеомики были выявлены белки Nilaparvata lugens, вовлеченные в процессы, связанные с размножением, чья экспрессия изменяется в ответ на обработку инсектицидами[5].

Основные методы[править | править исходный текст]

Масс-спектрометрия[править | править исходный текст]

Одним из важнейших инструментов протеомики является масс-спектрометрия белков — метод, позволяющий установить количественный и качественный состав в исследуемом образце, будь то очищенный и выделенный белок или клеточный лизат.


Примечания[править | править исходный текст]

  1. Anderson NL, Anderson NG (1998). «Proteome and proteomics: new technologies, new concepts, and new words». Electrophoresis 19 (11): 1853–61. DOI:10.1002/elps.1150191103. PMID 9740045.
  2. Engholm-Keller K, Larsen MR (2013). «Technologies and challenges in large-scale phosphoproteomic». Proteomics 13 (6): 910–31. DOI:10.1002/pmic.201200484. PMID 9740045.
  3. P. James (1997). «Protein identification in the post-genome era: the rapid rise of proteomics.». Quarterly reviews of biophysics 30 (4): 279–331. DOI:10.1017/S0033583597003399. PMID 9634650.
  4. P. James (2001). «Proteomic comparison of human and great ape blood plasma reveals conserved glycosylation and differences in thyroid hormone metabolism.». Am J Phys Anthropol. 115 (2): 99-109. PMID 11385598.
  5. Ge LQ, Cheng Y, Wu JC, Jahn GC (October 2011). «Proteomic analysis of insecticide triazophos-induced mating-responsive proteins of Nilaparvata lugens Stål (Hemiptera: Delphacidae)». J. Proteome Res. 10 (10): 4597–612. DOI:10.1021/pr200414g. PMID 21800909.

Ссылки[править | править исходный текст]