Proteomica
Proteinele sunt produsele finale ale activității genelor, ele îndeplinind funcțiile codificate de acestea. Ele sunt compuse din aminoacizi și joacă roluri importante în celulă. Cu excepția ribozimelor, toate enzimele sunt proteine și funcționează pe post de catalizatori în reacții chimice. Proteinele sunt, de asemenea, molecule reglatoare iar unele dintre ele sunt hormoni. Proteinele de transport, precum hemoglobina, ajută la transportul oxigenului către diferite organe. Anticorpii (imunoglobulinele) sunt proteine mari care au rolul de a apăra corpul împotriva particulelor străine. În starea de boală, funcția proteinelor poate fi afectată fie ca urmare a modificărilor la nivel genetic, fie din cauza impactului direct asupra unei anumite proteine.
Un proteom este setul întreg de proteine care este sau care poate fi exprimat de un genom, o celulă, un țesut sau un organism la un anumit moment. În timp ce „proteomul” se referă, în general, la proteomul unui organism, în organismele multicelulare celule diferite pot avea proteomi foarte diferiți. De aceea este important să se facă distincție între proteomul unei celule și proteomul unui organism. Un proteom celular este o colecție de proteine care se găsesc într-un anumit tip de celulă în anumite condiții de mediu, cum ar fi expunerea la o stimulare hormonală. Proteomul complet al unui organism este setul complet de proteine din toți proteomii celulari diferiți. Acesta este aproximativ echivalentul proteic al genomului. Termenul proteom se folosește și pentru a desemna colecția de proteine din anumite sisteme subcelulare, cum ar fi organitele. De exemplu, proteomul mitocondrial poate conține mai mult de 3000 de proteine distincte.
Studiul funcției proteomilor se numește proteomică.
Proteomii pot fi studiați folosind cunoștințele despre genomuri deoarece genele codifică ARN-ul mesager iar ARN-ul mesager codifică proteinele. Proteomica completează genomica și este utilă atunci când oamenii de știință doresc să-și testeze ipotezele bazate pe gene. Chiar dacă toate celulele dintr-un organism pluricelular au același set de gene, seturile de proteine produse în diferite țesuturi sunt diferite și depind de exprimarea genelor. Astfel, în timp de genomul unui organism este constant; proteomul variază și este dinamic în interiorul acelui organism. În plus, macromoleculele de ARN pot fi îmbinate alternativ (tăiate și lipite pentru a crea combinații noi și/sau proteine noi), iar multe proteine sunt modificate după traducere. Deși genomul oferă un plan, arhitectura finală depinde de mai mulți factori care pot schimba progresia evenimentelor ce duc la generarea proteomului.
Pentru a înțelege baza genetică a unei boli, se studiază genomurile și proteomurile pacienților care suferă de acea boală. Cea mai importantă boală studiată cu ajutorul abordărilor proteomice este cancerul. Abordările proteomice sunt utilizate pentru a îmbunătăți metodele de screening și depistare precoce a cancerului. Aceste obiective se realizează prin identificarea proteinelor a căror exprimare este afectată de prezența bolii.
O proteină individuală se numește biomarker, în timp ce un set de proteine cu niveluri de exprimare modificate se numește semnătură de proteină. Pentru ca un biomarker sau o semnătură de proteină să poată juca rolul de candidat în screening-ul precoce și depistarea unui cancer, acestea trebuie să fie secretate în fluide corporale precum transpirația, sângele sau urina, ceea ce ar permite efectuarea unui screening neinvaziv la scară largă.
Problema actuală a utilizării biomarkerilor pentru depistarea precoce a cancerului este rata lor ridicată de rezultate fals negative. Un rezultat fals negativ al unui test este un rezultat negativ care ar fi trebuit să fie pozitiv. Prin urmare, multe cazuri de cancer pot rămâne nedetectate, ceea ce face ca biomarkerii să nu fie fiabili. Câteva exemple de biomarkeri proteici utilizați în prezent pentru detectarea cancerului sunt CA-125 pentru cancerul ovarian și PSA pentru cancerul de prostată. Semnăturile proteinelor pot fi mai fiabile decât biomarkerii pentru a detecta celulele canceroase.
În plus, proteomica poate fi utilizată pentru a dezvolta planuri de tratament individualizate, care cuprind prezicerea modului în care un individ va răspunde sau nu va răspunde la anumite medicamente, precum și efectele secundare pe care individul le-ar putea avea de la acele medicamente. Proteomica este, de asemenea, utilizată pentru a prezice posibilitatea reapariției bolii.
Referințe:
- Fowler, Samantha, et al. Concepts of Biology. OpenStax College, Rice University, 2013. Download for free at: https://openstax.org/details/books/concepts-biology.