Сторінка
1

Протеоміка

Назва цієї науки, яка народилося в 1995 році, походить від злиття двох термінів: "PROTEins" і "genOMe" (однак є погляди, що зародження протеоміки відбулося значно раніше, ще у 80-х роках).

Протеоміка — наука, основним предметом вивчення якої є білки і їх взаємодії в живих організмах, у тому числі — у людському. Вчені в області протеоміки досліджують «виробництво» протеїнів (білків), їх декомпозицію і заміну білків усередині тіла. Вони також вивчають як протеїни модифікуються після їхньої генерації в організмі.

Будь-яка добротна наука починається із змістовних аналітичних технологій, і протеоміка не є виключенням. У цій області, яка швидко розвивається, основним викликом є розуміння механізму взаємодії близько 300 000 протеїнів у людському організмі.

Яка потенційна користь встановлення цих механізмів? Швидка розробка лікарських засобів і новітніх методів лікування хвороб, з якими медицина боролася століттями. В даний час велика частина робіт у протеоміці виконується з використанням 2-D PAGE (двовимірного гель-електрофорезу на поліакриламіді). Цей метод як і раніше буде відігравати велику роль у протеомних дослідженнях. Однак обсяг робіт, які необхідно виконати, вимагає використання методів і приладів з більшою продуктивністю, інформативністю і чутливістю. Більшість учених світу, що працюють в області протеоміки сьогодні, впевнені, що методи, які комбінують високоефективну рідинну хроматографію і тандемну мас-спектрометрію, можуть забезпечити швидкий прорив у протеоміці.

Протеоміка займається інвентаризацією білків у клітці. Центр постгеномних досліджень перенесений в область інвентаризації і з'ясування протеомної карти людини. Задача протеоміки досить складна. Якщо геномна карта однакова для всіх кліток людини, то кожна клітка, тканина, біологічна рідина повинна мати власну протеомну карту. В основі протеоміки лежать три методичних підходи:

1 - двомірний електрофорез, який використовується для поділу білків і їхпервинної ідентифікації;

2 - мас-спектрометрія, основний метод протеомного аналізу, який використовується для ідентифікації білків і їх секвенування;

3 - біоінформатика, необхідна для обробки отриманої інформації.

Задачами протеоміки є аналіз білка, виявлення його структури, послідовності, співвіднесення з банком даних, одержання рентгенівських знімків.

Медичні аспекти протеоміки вже зараз вийшли на перше місце. За допомогою методів, використовуваних при проведенні протеомних досліджень, можна виявити диспропорцію білків у патологічно змінених тканинах.

Біоінформатика - це шлях від гена до ліків через структуру макромолекули. Якщо є геном, його можна розмітити і знайти границі гена не за допомогою клонування окремих генів, а за допомогою визначених комп'ютерних програм. Якщо є послідовність білка, можна перейти до просторових структур і функцій. На підставі просторових моделей можна сконструювати визначені ліки.

Вступ в протеоміку

Протеїни відомі близько 200 років. На початку XIX століття хіміки вибрали ім'я протеїни для цих речовин від грецького слова proteios, що означає «утримуючий перше місце». В українській мові ці речовини називаються білками, що, ймовірно, зв'язано з кольором одного з найпоширеніших білків — альбуміну, коли він звертається під дією високої температури. Важливість протеоміки можна уявити собі по одному прикладу її раннього розвитку. На початку XX століття дослідники знайшли альтернативні форми інсуліну і, таким чином, врятували і продовжили мільйони життів людей, що страждають діабетом.

Часто можна просліджувати зв'язок між змінами протеїнів і їхньою взаємодією і хворобливими станами. Таким чином, протеоміка може значно прискорювати розробку лікарських засобів і набагато швидше вкласти в руки пацієнта нові ефективні ліки. Сьогодні більше 95 відсотків усіх фармакологічних засобів на ринку націлені на вплив саме на протеїни. Протеоміка може допомогти ідентифікувати й оцінити нові цільові протеїни набагато ефективніше і із систематизованим підходом, що, у свою чергу, може прискорити розробку нових діагностик і терапевтичних засобів.

Незважаючи на особливу важливість дослідження цих речовин, велика частина робіт у біології в другій половині XX століття була зосереджена на дослідженнях генів і ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти). Ці роботи базувалися на основному відкритті, здійсненому Джеймсом Уотсоном, Френсісом Лементом і Морісом Уілкінзом, які одержали в 1962 році Нобелівську премію за пояснення подвійної спіральної структури ДНК.

Генні дослідження і протеоміка комплементарні в тому змісті, що гени, складені з ДНК, визначають виробництво специфічних протеїнів. Однак, як писав у 1998 році дослідник Norman G. Anderson «ДНК — це, насправді, не нижня точка: будь-який сучасний підручник біології пояснює, що протеїни визначають активне життя клітки, у той час як нуклеїнові кислоти являють собою тільки план цієї активності». Іншими словами, біологія в дійсності реалізується на рівні протеїнів.

Найбільш значимий і розрекламований прорив останніх років це картирування геному людини, у результаті чого створюється атлас, який включає від 30 000 до 40 000 генів, що визначають складові людського тіла. У порівнянні з цим виклик, що стоїть перед протеомікою, значно серйозніший. За деякими оцінками, число протеїнів у людському тілі близько 300 000 або більше — у 10 разів більше, ніж кількість генів у людському тілі. Ці протеїни, звичайно, можуть взаємодіяти один з одним, і число таких взаємодій не піддається підрахунку.