Ce este Proteomica?
Proteomica - Ce este un Spectrometru de Masă, Proteine
Proteomica este un domeniu de cercetare relativ tânăr care examinează totalitatea tuturor proteinelor (proteomul) și încearcă să descopere ce proteine există în celule, ce funcții au și cum interacționează. Întregul nostru corp este alcătuit din mii de proteine diferite, iar enzimele, care sunt de asemenea compuse din proteine, reglează procese metabolice importante.
Cu ajutorul proteomicii, putem crea un fel de bibliotecă uriașă în care proteinele sunt clasificate și catalogate. Astfel, obținem o înțelegere mai bună a conexiunilor din corpul nostru și putem înțelege ce procese sunt perturbate în cazul bolilor sau cum acționează medicamentele asupra corpului. În acest articol, îți vom explica într-un mod accesibil ce este proteomica, ce legătură are cu epigenetica și cum putem folosi această tehnică.
Ce este Proteomica?
Formulat în termeni simpli, proteomica este studiul cuprinzător și analiza proteomului, adică totalitatea tuturor proteinelor exprimate într-o celulă, un țesut, un organism sau un sistem biologic specific la un moment dat. Se ocupă de identificarea, cuantificarea, structura, funcția și interacțiunile proteinelor, precum și de modificările acestora în diferite condiții.
Folosind tehnologii avansate, cum ar fi spectrometria de masă și instrumentele bioinformatice, proteomica își propune să obțină o înțelegere detaliată a rolului proteinelor în procesele biologice și în boli, contribuind astfel semnificativ la dezvoltarea de noi metode de diagnostic, terapii și la înțelegerea mecanismelor bolilor.
Proteomul ca garderoba vieții tale
Proteomica – poate fi mai ușor de înțeles?
Este adevărat că fundamentele complexe ale proteomicii nu sunt ușor de explicat. În articolul nostru despre epigenetică, am comparat-o cu reglajele de volum. Pentru proteomică, putem folosi o altă analogie: un dulap de haine.
Imaginează-ți că dulapul tău este plin de diferite articole de îmbrăcăminte, fiecare având o funcție specifică. Fiecare articol de îmbrăcăminte reprezintă o proteină în corpul tău, iar totalitatea tuturor proteinelor (sau a dulapului tău de haine) este numită proteom.
La fel ca un dulap, proteomul poate fi divers, având o mare varietate de proteine responsabile pentru diferite funcții și procese celulare. Unele proteine sunt ca articolele tale de îmbrăcăminte preferate, pe care le porți frecvent și care joacă un rol important în viața ta de zi cu zi. Aici am vorbi despre proteinele esențiale.
Alte proteine sunt ca articolele de îmbrăcăminte purtate rar sau sezoniere, necesare doar la anumite ocazii.
Garderoba vieții
La fel cum îți organizezi dulapul în funcție de nevoi și alegi anumite articole care se potrivesc stilului tău, corpul tău reglează expresia și activitatea diferitelor proteine în funcție de cerințe și condiții. Acest proces este numit proteomică și implică studiul și analiza tuturor proteinelor într-o celulă, un țesut sau un organism la un moment dat.
De exemplu, atunci când faci exerciții fizice, corpul tău poate produce proteine importante pentru regenerarea și creșterea masei musculare. Aceste proteine sunt activate pentru a răspunde cerințelor specifice ale antrenamentului tău. Similar cu alegerea hainelor de sport pentru a te pregăti pentru o sesiune de antrenament, corpul tău alege anumite proteine pentru a permite adaptările fiziologice la exerciții.
Proteomica ne permite să studiem și să înțelegem interacțiunile complexe ale proteinelor în sistemele biologice și modul în care acestea reacționează la diferiți factori de mediu, boli sau intervenții terapeutice. Prin analiza proteomului, putem obține perspective asupra funcționării celulelor și țesuturilor și putem descoperi noi posibilități pentru diagnosticarea, tratarea și prevenirea bolilor. Analizăm, pentru a continua analogia, ce „articole de îmbrăcăminte” sunt folosite în diferite situații de viață.
De ce se folosește proteomica?
Proteomica oferă un fel de „viziune în direct” în celulă. Cu genetica, am putut până acum să „vedem” doar planurile de construcție. Prin proteomică, acum este posibil să obținem o nouă perspectivă. Putem vedea dacă proteinele sunt modificate după traducerea lor, de exemplu, prin fosforilări sau glicoziilări. Acest lucru înseamnă că obținem o perspectivă mai detaliată asupra proceselor celulare. Astfel, cercetătorii pot explora mai bine interacțiunile proteinelor și, prin urmare, pot înțelege mai bine căile de semnalizare biologice complexe.
Ce avantaje oferă proteomica?
Proteomica reprezintă următorul pas către o medicină mai personalizată. Prin eforturile de cercetare, ar putea fi posibil în viitor să identificăm mai bine noi biomarkeri pentru boli sau molecule țintă terapeutice. De asemenea, cu ajutorul proteomicii, putem îmbunătăți înțelegerea modului în care medicamentele acționează asupra corpului.
Deși cercetarea este încă la început, există deja câteva studii foarte interesante. În acest studiu, 36 de persoane cu diferite condiții au fost testate înainte și după exerciții fizice. Analizele au fost extrem de cuprinzătoare, de la teste de sânge la analize proteomice și genetice. Cercetătorii au descoperit că unele proteine pot fi utilizate ca markeri pentru performanța ulterioară în testele de rezistență. De asemenea, au constatat că persoanele cu rezistență la insulină prezintă o reacție diferită la exerciții fizice. Deși mai este nevoie de cercetări suplimentare înainte de a deriva tratamente specifice, rezultatele sunt deja extrem de interesante.
Cum se măsoară proteinele?
Există diferite metode de a măsura proteinele. Pentru proteomică, un spectrometru de masă este de mare importanță. Dar cum funcționează un astfel de dispozitiv?
Un spectrometru de masă este ca o balanță sofisticată care sortează particule minuscule, cum ar fi proteinele sau peptidele (fragmente scurte de proteine), după greutatea lor. Imaginează-ți că ai un sac cu bile de mărimi diferite și vrei să le sortezi după mărime. Un spectrometru de masă face practic același lucru, dar cu molecule. Pentru a-ți oferi o mai bună înțelegere a procesului, am descris pe scurt pașii de lucru:
Pasul 1: Pregătirea probei
Mai întâi, proteinele sunt extrase dintr-o probă de celule sau țesut. Deoarece proteinele sunt prea mari și complexe pentru a fi analizate direct, acestea sunt „descompuse” în fragmente mai mici, numite peptide, printr-un proces numit digestie (similar cu digestia alimentelor).
Pasul 2: Ionizarea
Peptidele sunt apoi introduse în spectrometrul de masă, unde sunt ionizate. Aceasta înseamnă că peptidele sunt încărcate electric, similar cu frecarea baloanelor de păr și apoi lipirea lor pe perete.
Pasul 3: Introducerea ("zborul") prin spectrometrul de masă
Peptidele încărcate sunt trecute prin spectrometrul de masă. Dispozitivul folosește câmpuri electrice pentru a accelera peptidele. Cu cât o peptidă este mai ușoară, cu atât se deplasează mai repede prin dispozitiv. Este ca și cum ai sufla bile de diferite mărimi printr-un tunel de vânt; cele mai mici zboară mai repede decât cele mari.
Pasul 4: Detecția
La sfârșitul „zborului”, peptidele ajung la un detector. Detectorul măsoară cât de repede a ajuns fiecare peptidă, ceea ce indică greutatea sa (mai exact, raportul masă-sarcină). Aceste informații sunt prezentate într-un spectru care arată ca un grafic de tip munte, cu vârfuri care corespund diferitelor peptide.
Pasul 5: Analiza datelor
Datele colectate – spectrul de masă – sunt comparate cu o bază de date care conține informații despre peptide și proteine cunoscute. Prin această potrivire, oamenii de știință pot afla ce proteine au fost prezente în probă și în ce cantitate.
Un spectrometru de masă funcționează deci ca o balanță foarte precisă, care descompune proteinele în fragmente mai mici, le încarcă electric, le trimite printr-un dispozitiv și măsoară cât de repede se deplasează. Aceste informații ne ajută să înțelegem ce proteine sunt prezente într-o celulă sau un țesut și cum funcționează acestea.
Concluzie despre proteomică
Proteomica este un domeniu de cercetare relativ nou. Unul dintre primele articole pe această temă a apărut în 2000 în renumita revistă Lancet, sub titlul: „Proteomics: new perspectives, new biomedical opportunities”.
De atunci, cercetarea a evoluat semnificativ. Metodele au devenit din ce în ce mai avansate și mai accesibile, ceea ce a permis cercetarea proteomicii la scară mai mare. Cu ajutorul inteligenței artificiale (IA), oamenii de știință pot analiza mai bine cantitățile uriașe de date și, astfel, pot descoperi noi biomarkeri sau dezvolta noi terapii cu ajutorul proteomicii.
Comentarios