Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Proteomika – nowe perspektywy
Redakcja _, 12.07.2013 , Tagi: proteomika, białka
Proteomika – nowe perspektywy
Badania proteomiczne zrewolucjonizowały spojrzenie naukowców na rolę białek w kontrolowaniu wielu procesów zachodzących w komórce. Zrozumienie podstawowych interakcji zaczęło stwarzać bardziej klarowny obraz przemian, które zachodzą na każdym etapie życia komórki. Coraz lepsze technologie pozwalają na skrupulatne badanie procesów, jakim ulegają białka dzięki czemu możliwe staje się analizowanie ich roli w praktycznie każdym etapie przemian.

Dzięki ogromnemu postępowi  technicznemu, badania proteomiczne uległy renesansowi. Wzrost zainteresowania proteomiką spowodowany jest głównie ulepszeniem metod i wzrostem czułości stosownych metod badawczych.

Kilka lat temu ogromnym zainteresowaniem zaczęła cieszyć się elektroforeza dwukierunkowa. Po wprowadzeniu pasków z immobilizowanym gradientem stężeń (IPG strip’s) metoda 2-D zaczęła powracać do łask, stała się jednym z narzędzi do badania zmian ekspresji białek. Technika 2D nie stanęła w miejscu, lecz dalej intensywnie się rozwija. Zatosowanie barwników fluorescencyjnych jak Cy3 czy Cy5 zwiększyło czułość metody, pozwalając identyfikowac białka występujące w stężeniu sięgających fg (femtogram, przyp. Red.).

Również szeroko stosowana metoda spektrometrii masowej, pozwalającej na identyfikowanie mas cząsteczkowych czy określanie pI białek doczekała się licznych modyfikacji.  Istotnego znaczenia zaczyna nabierać technika SELDI (ang. Surface enhancedlaser desorption ionization), która może stanowić ważne narzędzie w rękach raczkującej proteomiki klinicznej.  Metoda SELDI umożliwia określanie funkcji konkretnych białek, zwłaszcza w badaniach stanów patologicznych organizmu. Ponadto, metoda wykorzystywana jest do określania wpływu farmaceutyków na zmiany ekspresji białek, co jest niezwykle istotne  w ocenie, czy nowo badany lek oddzialywuje tylko i wyłącznie na białka posądzane za wywołanie stanu chorobowego. SELDI wykorzystywana jest również w oznaczaniu biomarkerów, charakterystycznych dla różnych jednostek chorobowych.  Określanie zmian profili białkowych i zmian potranslacyjnych może być wykorzystywane w stosunkowo wczesnym diagnozowaniu chorób. Co interesujące, technika SELDI znajduje również wykorzystanie w opracowywaniu protokołów do produkcji białek rekombinowanych.

Ryc.1 SELDI. Roztwór analizowanego związku nakłada się na odpowiednio zmodyfikowaną płytkę,  istotne dla badacza związki łączą się z naniesionymi grupami funkcyjnymi, co ułatwia ich odseparowanie od reszty próby. . Źródło:  Seibert V. I wsp. (2004).

 

Kolejną ciekawą metodą wykorzystywaną do badań proteomicznych jest ESI (ang. Electrospray) oraz jej modyfikacja- nano ESI (ang. Nanoelectrospray). Technika ESI (elektrorozpylanie) oparta jest na wykorzystaniu jonów. Metoda ta wykorzystywana jest przede wszystkim do badania stosunkowo dużych związków. Mimo to, metoda ESI wykorzystywana jest do analizy niskocząsteczkowych związków, które ulegają stosunkowo szybkiemu rozpadowi przy wykorzystaniu innych technik jonizacji.  Ze względu na łagodne warunki jonizacji, ESI umożliwai wykrycie nawet wiązań niekowalencyjnych między cząsteczkami.  Zasada metod ESI oparta jest na łagodnym wzbudzaniu jaonów. Źródło jonów zbudowane jest z dwóch kapilar, jedna z nich umieszczana jest w cieczy którą poddajemy analizie.  Druga z kapilar wykorzystywana jest do zbierania gazu, powstającego w komorze. Po zebraniu  aerozolu, przekazywany jest on do analizatora i detektora.  Ciekawą modyfikacją metody, jest technika nanoESI. Technika ta wykorzytsuje o wiele mniejsze kapilary, przez co uzyskuje się wyższą efektywność jonizacji. Uzyskanie wysokiej efektywności zapewnia większą czułość metody. Kolejnym atutem metody jest wykorzystywanie niewielkich objętości prób. Efektywność tej metody jest nawet 1000x wyższa, niż metody ESI.

 

Tabela 1. Porównanie techniki ESI, nanoESI i MALDI. Na podstawie. Kraj i wsp. 2012

Porównywany parametr

Technika ESI

Technika nanoESI

Technika MALDI

Zużycie próbki

1-20µL/min

1nl/min-0,5µL/min

0,1-1 µL

Limit detekcji

Do 10fmol

0,1-1 fmol

0,1-1 fmol

Zakres

50 Da-100 kDa

50 Da-100 kDa

1 kDa-1000 kDa

Wielokrotna jonizacja

Tak

Tak

nie

Proces przygotowaia próby

Prosty

Prosty

wieloetapowy

Ilość uzyskanych danych

Bardzo duża

Bardzo duża

Ograniczona

Powstawanie aerozolu

Wspomagane gazem

Samoistne

-

Średnica kapilar

50-100µm ID

1-25 µmID

-

 

 

Ze względu na szereg modyfikacji, proteomika zaczyna zajmować czołowe miesjce wśród technik wykorzystywanych w biotechnologii medyczynej.  Analizowanie profili białkowych, porównywanie zmian ekspresji białek czy wreszcie  analizowanie szlaków przemian białek towarzyszących wywoływaniu stanów chorobowych, jest niewątpliwie wielkim wyzwaniem dla współczesnych badaczy. Dzięki rozwojowi technik badawczych, jesteśmy coraz bliżej odnalezienia metod konstuowania terapii ukierunkowanych przeciwko konkretnym, specyficznym białkom chorobotwórczym.

 

Edyta Bańcyr

Źródła

Literatura

  1. Cadieux PA.,Beiko D.T., Wattersoj J.D., Burton J.P.,Howard J.C.,Knudsen B.E., Gan B.S, McCormik J.K., Chambers A.F., Denstedt J.D.,Reid G. 2004.  Surface-enhanced laser desorption/ionization-time of flight-mass spectrometry (SELDI-TOF-MS): a new proteomic urinary test for patients with urolithiasis. J Clin Lab Anal.2004;18(3):170-5.
  2. Chen J., Canales L., Neal R.E. 2011. Multi-Segment Direct Inject nano-ESI-LTQ-FT-ICR-MS/MS For Protein Identification, Proteome Science 2011, 9:38 
  3. Kraj A., Drabik A., Silberring J. 2012. Proteomika i Metabolomika. ,s. 199-202; Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego
  4. Seibert V., Weisner A., Buschmann T., Meuer J.  2004. Surface enhanced laser desorption ionization TOF  spectrometry (SELDI TOF MS) and ProteinChip technology in proteomic research. Pathology research and practice. (2004):83-94
KOMENTARZE
news

<Wrzesień 2018>

pnwtśrczptsbnd
27
28
29
30
31
1
2
3
4
5
7
8
9
10
16
17
19
21
MEDmeetsTECH #6
2018-09-21 do 2018-09-21
22
23
24
Międzynarodowy Kongres Biogospodarki
2018-09-24 do 2018-09-24
25
IT w Służbie Zdrowia GigaCon
2018-09-25 do 2018-09-25
28
29
30
Newsletter