ПРОТЕОМІКА

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.

У той час як визначення послідовностей геному людини є основою повномасштабного дослідження протеїнів, необхідно пам'ятати, що дослідження протеїнів були предметом інтересу вчених протягом тривалого часу. Дослідники, які працюють в протеоміці, просто глузують із тверджень про те, що ця область науки тільки зараз з'явилася. Насправді, на початку 1980 років Anderson очолював спеціальну групу індексування протеїнів людини, яка намагалася проводити систематичні дослідження протеому людини і розвивати аналітичні методи, необхідні для цих досліджень. Ці спроби наштовхнулися на відсутність як політичної підтримки і фінансування, так і обмежень з боку технології. Сьогодні дослідження протеїнів виявилися в центрі уваги по двох причинах. По-перше, геном розшифрований і прискорення протеомних досліджень є наступним логічним кроком. По-друге, технологія проведення протеомних досліджень швидко розвивається.

Абетка протеїнів

Протеїни служать для виконання величезного числа функцій в організмі. Ці протеїни включають:

- Ензимні протеїни, що служать каталізаторами біохімічних реакцій у клітках і таких функцій як травлення

- Транспортні протеїни, такі як гемоглобін, що переносить кисень з легень до інших частин тіла

- Структурні протеїни, такі як колаген і еластин, що забезпечують фіброзну основу сполучних тканин у тваринних організмах

- Зберігаючі протеїни, такі як казеїн, що є головним джерелом амінокислот для організмів дитинчат ссавців

- Гормональні протеїни, такі як інсулін, який допомагає регулювати концентрацію цукру в крові

- Рецепторні протеїни, що вбудовуються в мембрани нервових кліток і детектируют хімічні сигнали, передані іншими нервовими клітками

- Скоротні протеїни, такі як міозин, що відіграє велику роль у русі м'язів

- Захисні протеїни, що включають антитіла, що захищають організм від хвороб

Протеїни виробляються або «виражаються» рибонуклеїновою кислотою (RNA чи РНК), що визначається ДНК у генах. Кожен протеїн — це ланцюжок амінокислот. У людському тілі використовуються тільки 20 амінокислот для виробництва протеїнів, але ці амінокислоти вибудовуються в ланцюжки незліченною кількістю способів. Порядок або послідовність амінокислот відіграє величезну роль у визначенні функції конкретного білка в організмі. Іншим визначальним фактором є просторова структура протеїну.

Порядок, у якому вибудовуються амінокислоти, диктується визначеними фрагментами ДНК, називаними нуклеотидами. Кожний нуклеотид містить цукрову групу, фосфатну групу й одне з чотирьох сполук, називаних базовими. Ці чотири бази — аденін, тимін, цитозин і гуанін. Пасмо спіралі ДНК у дійсності складається з ланцюжка нуклеотидів. Три нуклеотида в ряд утворюють кодон, і порядок базових речовин у кодоні диктує, яка з 20 амінокислот буде вироблятися.