Artykuły

Kategoria: Artykuły

Tagi: białka oczyszczanie

Data: 2009-02-20

Proteomika

Nazwa proteomika wprowadzona w połowie lat 90 XX wieku pochodzi od angielskiego PROTein complement of the genOME (komponent białkowy kodowany przez genom). Całość białek zawartych w organizmie nazwany jest proteomem a proteomika to nauka zajmująca się badaniem proteomu. Proteom jest strukturą bardzo dynamiczną. Ilość białek w organizmie ulega ciągłym zmianom w zależności m.in. od tkanki, fazy cyklu komórkowego, stanu fizjologicznego czy warunków środowiskowych. Dlatego proteomika jest bardzo złożoną i szeroką dziedziną nauki mającą na celu globalną analizę białek, poznanie ich struktury, funkcji i wzajemnych zależności. W proteiomice można wyróżnić trzy główne dziedziny badań:

  1. Struktury:
    1. proteomika strukturalna zajmuje się analizą sekwencji i trójwymiarowej struktury białek
  2. Funkcji:
    1. proteomika interakcyjna bada wzajemne reakcję białko-białko, umożliwia poznanie funkcji białek oraz ich interakcji podczas tworzenia kompleksów białkowych.
  3. Ekspresji:
    1. pomaga ustalić funkcję poszczególnych białek oraz ich bada ich modyfikację.

Proteomika łączy szereg technik służących do równoczesnej analizy setek lub tysięcy białek. Jej głównym zadaniem nie jest poznanie białek znajdujących się w określonej tkance lecz poszukiwanie różnic w profilach białkowych pomiędzy chorą a zdrową tkanką (proteomika różnicowa). Różnice te mogą wiele powiedzieć zarówno o samej przyczynie jak i konsekwencji schorzenia. Za pomocą analizy proteomicznej możliwe stało się stosunkowo szybkie poszukiwanie nowych biomarkerów chorób nowotworowych, które będą w przyszłości wykorzystywane zarówno do skryningu jak i prognozowania przebiegu choroby. Stosowana do tej pory diagnostyka oparta na jednym markerze dla zdiagnozowania dużej i heterogennej grupy pacjentów powoduje utratę czułości i swoistości, natomiast badania proteomiczne pozwolą na użycie kilku markerów białkowych na raz. Proteomika pozwoli również na celniejsze diagnozowanie choroby, opracowanie nowych rodzajów terapii w zależności od indywidualnych potrzeb pacjenta oraz pozwoli na monitorowanie odpowiedzi na leczenie. Dzięki proteomice możliwe stanie się również poznanie mechanizmów chorobotwórczych, opracowywanie nowych leków i szczepionek oraz szczegółowe badanie patogenów.

Badanie proteomu można podzielić na trzy zasadnicze etapy: pozyskanie materiału i jego wstępna obróbka następnie właściwa analiza profilu białek oraz analiza otrzymanych danych. Ze względu na to, że proteom jest strukturą bardzo dynamiczną właściwe pobranie materiału do analizy oraz jego odpowiednie przechowywanie jest bardzo ważnym etapem analizy proteomicznej. Pewnym problemem jest również izolacja np. z fragmentu tkanki tylko komórek zmienionych chorobowo. Do precyzyjnego oddzielania komórek chorych od zdrowych służy min. młoda technika zwana LCM polegająca na precyzyjnym preparowaniu tkanki pod mikroskopem z wykorzystaniem lasera.

Do badania proteomu wykorzystuje się szereg metod z czego najbardziej podstawoe to: elektroforeza dwukierunkowa, spektroskopia masowa oraz krystalografia rentgenowska:

  1. elektroforeza dwukierunkowa polega na rozdziale mieszaniny białek na podstawie ich wielkości a następnie punktu izoelektrycznego
  2. metoda spektroskopii masowej, rozdziela białka na podstawie różnic w stosunku ich mas i ładunków. Podstawą działania tej metody jest jonizacja cząsteczek badanej substancji, co umożliwia przyspieszenie ich w polu elektrycznym. Otrzymany strumień jonów trafia do analizatora i zostaje przez niego rozdzielony na szereg składowych, zależnie od stosunku masy do ładunku (m/z). Następnie jony docierają do detektora. W ten sposób otrzymuje się widmo masowe, zestaw pików odpowiadających jonom o różnym stosunku m/z, rejestrowane przez komputer. Do analizy trójwymiarowej struktury białka wykorzystuje się krystalografię rentgenowska i spektroskopię NMR.
  3. krystalografia rentgenowska: metoda polegająca na ustaleniu trójwymiarowej struktury oczyszczonego związku na podstawie analizy obrazów dyfrakcyjnych powstałych na skutek bombardowania związku promieniami rentgenowkimi

Autor: dr Joanna Skubis-Zegadło

Zapraszamy do dyskusji na ten temat na naszym forum http://metlab.pl/forum/topic53-proteomika.html