ПРОТЕОМІКА
Наприклад, якщо три базових речовини стоять у наступному порядку — тимін, цитозин, аденін — буде вироблятися серін. Однак, якщо бази стоять у наступному порядку — аденін, цитозин, тимін — буде вироблятися треонін. Таким чином, ланцюжок ДНК робить численні амінокислоти, що потім зв'язуються один з одним для формування протеїнів.
Проблеми з протеїнами
Практично усі хвороби можуть бути простежені до змін, що відбуваються на протеїновому рівні. Наприклад: генетичні мутації на рівні ДНК можуть викликати неправильне виробництво протеїнів. Приміром, це відбувається при серповидної клітинної анемії. Протеїн гемоглобін викликає перетворення червоних кров'яних тілець у ненормальну серповидну форму, оскільки одне з базових речовин у кодоні неправильно замінене іншим. Формування однієї неправильної амінокислоти викликає ненормальність у гемоглобіні, що додає кліткам еритроцитів серповидну форму.
Часто протеїни вимагають модифікації після трансляції (тобто після створення за планом ДНК) для того, щоб сприяти виконанню ними визначених функцій в організмі. Наприклад, протеїни, що викликають утворення кров'яних тромбів, залишаються неактивними доти, поки не перетерплюють відповідних змін. Отже, неправильна післетрансляційна модифікація є другою причиною неправильного функціонування протеїнів.
Ще одна причина проблем із протеїнами — це поліморфізм. Це невеликі варіації ДНК, що роблять індивідуальних живих особей відмінними друг від друга. Цей же поліморфізм також робить деякі особи більш схильними до визначених хвороб і ця схильність неминуче просліджується до ненормальності генерації і взаємодії протеїнів.Протеоміка відкриває прекрасну можливість систематичного вивчення процесів генерації і взаємодії протеїнів.
ПРОТЕОМІКА: НОВІ ГОРИЗОНТИ В ФАРМАКОЛОГІЇ
На сьогоднішній день вже розшифровано геном сотень патогенних бактерій, деяких грибів, нематод, дрозофіли та миші; проводяться дослідження з вивчення геному ще 820 видів тварин та рослин. Сенсацією 2000 р. стало розшифрування геному людини у попередньому варіанті. Геном — це весь генетичний матеріал (ДНК) даного організму. У людини він складається приблизно з 3 млрд пар нуклеотидів, частина яких входить до складу 25–40 тис. генів і міститься у кожній з близько 10 трлн клітин нашого організму (Human genomes, public and private // Nature. — 2001. — 409. — P. 745).
Значення більшості генів у життєдіяльності клітини ще не з’ясовано. Провідні вчені світу сподіваються визначити точну функціональну роль генів шляхом розшифрування протеому — повного набору білків, що кодуються геномом. Виникла нова наука протеоміка, яка вивчає структуру та функцію протеому. Майже одночасно з оприлюдненням попередніх результатів дослідження структури генетичного коду людини було засновано Організацію з вивчення людського протеому (Human Proteomе Organization (HUPO)), завдання якої — координування широкомасштабних досліджень у галузі вивчення білків і забезпечення їх наукової та фінансової підтримки. Фахівці вважають, що порушення біосинтезу та процесингу білків лежать в основі молекулярних механізмів розвитку захворювань. Як відзначив один із засновників HUPO, білки відіграють ключову роль в життєдіяльності клітини та розвитку захворювання, тому без конкретних зусиль фахівців у галузі протеоміки цінні досягнення геноміки реалізувати буде неможливо (Abbott A. And now for the proteome. . . // Nature. — 2001. — 409. — P. 747). Нові розробки у галузі протеоміки, поза всяким сумнівом, дадуть поштовх бурхливому розвитку біотехнологічних методів у сучасній фармакології та фармацевтичній індустрії і відкриють широкі можливості ефективного лікування більшості захворювань.
ВІД ГЕНОМІКИ ДО ПРОТЕОМІКИ
Якщо за нормальних умов геном є стабільним, то протеом — надзвичайно динамічний і змінюється залежно від функціонального стану клітини. Предметом вивчення протеоміки є не лише якісний та кількісний склад білків, але й визначення їх функції, локалізації, модифікацій, взаємодії з іншими молекулами тощо. На сьогоднішній день вже охарактеризовано цілу низку білків. Однак робота з розшифрування протеому ведеться значно повільніше, ніж геному. За підрахунками, оптимальним був би скринінг декількох тисяч білків за день, однак сьогоднішній темп аналізу білків складає десятки–сотні за день. Така низька швидкість структурного аналізу білків зумовлена використанням надзвичайно тонкої та трудомісткої технології. На першій стадії аналізу використовують двовимірний гель-електрофорез, який з 70-х років минулого століття все ще є «золотим стандартом» протеомної технології. В результаті проведення цього етапу дослідження звичайно виявляють до 1500 білкових плям. На другій стадії кожну пляму виділяють і обробляють відповідними ферментами. На третій стадії утворені пептидні фрагменти аналізують за допомогою мас-спектрометрії. Набір характерних пептидних фрагментів індивідуального білка — це «відбиток пальця», котрий можна легко порівняти з уже відомими фрагментами каталогізованих білків. Нещодавно почали застосовувати нові технології з використанням іммобілізованих на скляній пластинці антитіл, які зв’язують специфічні білки (Hadlington S. Snipping away at the human genome // Scrip Magazine. — 2000. — 94. — P. 55–57).