2. Протеомика

Протеомика (англ. proteomics) — наука, изучающая белковый состав биологических объектов, а также модификации и структурно-функциональные свойства белковых молекул.

Протеомный анализ направлен на одновременное изучение многих индивидуальных белков, совокупность которых составляет определенную систему, что характеризует исследуемый объект в целом. Предметом изучения протеомики являются синтез, модификация, декомпозиция и замена белков исследуемого объекта. После расшифровки генома человека и геномов многих других организмов появились исчерпывающие базы данных о структуре всех белков человека и многих других организмов, а также их протеолитических фрагментов, полученных в стандартных условиях, что позволяет идентифицировать белки по молекулярной массе их протеолитических фрагментов. Развитие протеомики обусловлено использованием высокотехнологичных методов, позволяющих определить количество того или иного белка в образце, идентифицировать белок, его первичную структуру и пост-трансляционные модификации. В настоящее время большая часть работ в протеомике выполняется с использованием метода 2-D PAGE (двумерного гель-электрофореза в полиакриламиде). Однако в последнее десятилетие получают все более широкое применение высокотехнологичные методы, обладающие большей эффективностью, информативностью и чувствительностью, такие, как микросеквенирование белков, высокоэффективная жидкостная хроматография, масс-спектрометрия, а также использование белковых чипов с различными типами детекции, таких, как SELDI Protein Chip. Белковые чипы основаны на связывании определенных белков со специфически взаимодействующими или связывающимися с ними молекулами. Взаимодействие может строиться по типу антиген–антитело, рецептор–лиганд, ДНК–белок, белок–белок, фермент–субстрат или белок–липид. Чипы считываются и идентифицируются с помощью масс-спектрометрии с лазерной десорбцией и ионизацией. В настоящее время в медицине применение методов протеомного анализа позволяет выявить маркеры сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний на ранней стадии заболевания (клиническая протеомика). Клиническая протеомика — это идентификация и количественное определение всех индивидуальных белков, которые содержатся в биологическом образце (сыворотка крови, спинномозговая жидкость, моча, ткань) и мониторинг изменения их концентраций. Методы протеомного анализа позволяют проанализировать до 10 000 индивидуальных белков в одном образце и зафиксировать изменения их концентраций, что позволяет проводить диагностику и мониторинг течения заболевания.

Протеомика — наука, основным предметом изучения которой являются белки и их взаимодействия в живых организмах, в том числе — в человеческом. Учёные, работающие в области протеомики, исследуют «производство» белков, их декомпозицию и замену белков внутри тела. Они также изучают как белки модифицируются после их синтеза в организме. 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 нового термина протеомика (от протеин и геномика). В частности, появились исчерпывающие базы данных о структуре всех белков человека, а также их протеолитических фрагментов, полученных в стандартных условиях. Это позволяет идентифицировать белки по молекулярной массе их протеолитических фрагментов, полученных в тех же условиях.

Наиболее значимый и разрекламированный прорыв последних лет это картирование генома человека, в результате чего создается атлас, включающий от 30,000 до 40,000 генов, определяющих составляющие человеческого тела. По сравнению с этим вызов, стоящий перед протеомикой, значительно серьезнее. По некоторым оценкам число протеинов в человеческом теле около 300,000 или больше - в 10 раз больше, чем количество генов в человеческом теле. Эти протеины, конечно, могут взаимодействовать друг с другом и число таких взаимодействий не поддается подсчету.

Букварь протеинов

Протеины служат для выполнения огромного числа функций в организме. Эти протеины включают:

 Энзимные протеины, которые служат катализаторами таких функций как пищеварение

 Транспортные протеины, такие как гемоглобин, который переносит кислород из легких к другим частям тела

 Структурные протеины, такие как колаген и эластин, которые обеспечивают фиброзную основу соединительных тканей в животных

 Хранилищные протеины, такие как казеин, который является главным источником аминокислот для организмов детенышей млекопитающихся

 Гормональные протеины, такие как инсулин, который помогает регулировать концентрацию сахара в крови

 Рецепторные протеины, которые встраиваются в мембраны нервных клеток и детектируют химические сигналы передаваемые другими нервными клетками

 Сократимые протеины, такие как миозин, который играет большую роль в жвижении мышц

 Защитные протеины, которые защищают организм от болезней