Em formação

7.22B: Proteômica - Biologia


objetivos de aprendizado

  • Resuma a finalidade e os métodos usados ​​para proteômica

Proteômica é o estudo em larga escala de proteínas, particularmente suas estruturas e funções. O proteoma é todo o complemento de proteínas, incluindo as modificações feitas em um determinado conjunto de proteínas, produzidas por um organismo ou sistema. Isso varia com o tempo e com os requisitos ou estresses distintos que uma célula ou organismo sofre.

Embora a proteômica geralmente se refira à análise experimental de proteínas em grande escala, ela é frequentemente usada especificamente para purificação de proteínas e espectrometria de massa. Depois da genômica e da transcriptômica, a proteômica é considerada a próxima etapa no estudo de sistemas biológicos. É muito mais complicado do que a genômica, principalmente porque, embora o genoma de um organismo seja mais ou menos constante, o proteoma difere de célula para célula e de tempos em tempos. Isso ocorre porque genes distintos são expressos em tipos de células distintos. Isso significa que mesmo o conjunto básico de proteínas que são produzidas em uma célula precisa ser determinado. No passado, isso era feito por análise de mRNA, mas descobriu-se que isso não se correlacionava com o conteúdo de proteína. Sabe-se agora que o mRNA nem sempre é traduzido em proteína. A quantidade de proteína produzida para uma determinada quantidade de mRNA depende do gene a partir do qual é transcrita e do estado fisiológico atual da célula.

A proteômica confirma a presença da proteína e fornece uma medida direta da quantidade presente. Não apenas a tradução do mRNA causa diferenças, mas muitas proteínas também são submetidas a uma ampla variedade de modificações químicas após a tradução, que são críticas para a função da proteína, como fosforilação, ubiquitinação, metilação, acetilação, glicosilação, oxidação e nitrosilação. Algumas proteínas passam por TODAS essas modificações, frequentemente em combinações dependentes do tempo, ilustrando de forma adequada a complexidade potencial com a qual se deve lidar ao estudar a estrutura e função das proteínas.

A proteômica normalmente nos dá uma compreensão melhor de um organismo do que a genômica. Primeiro, o nível de transcrição de um gene fornece apenas uma estimativa aproximada de seu nível de expressão em uma proteína. Um mRNA produzido em abundância pode ser degradado rapidamente ou traduzido de forma ineficiente, resultando em uma pequena quantidade de proteína. Em segundo lugar, como mencionado acima, muitas proteínas experimentam modificações pós-tradução que afetam profundamente suas atividades. Por exemplo, algumas proteínas não são ativas até que se tornem fosforiladas. Terceiro, muitos transcritos dão origem a mais de uma proteína por meio de splicing alternativo ou modificações pós-tradução alternativas. Quarto, muitas proteínas formam complexos com outras proteínas ou moléculas de RNA. Eles só funcionam na presença dessas outras moléculas. Finalmente, a taxa de degradação da proteína desempenha um papel importante no conteúdo protéico.

Uma maneira pela qual uma proteína particular pode ser estudada é desenvolver um anticorpo que seja específico para essa modificação. Por exemplo, existem anticorpos que só reconhecem certas proteínas quando são fosforiladas em tirosina, conhecidas como anticorpos fosfoespecíficos. Existem também anticorpos específicos para outras modificações. Eles podem ser usados ​​para determinar o conjunto de proteínas que sofreram a modificação de interesse. Para mais determinações quantitativas de quantidades de proteínas, técnicas como ELISAs podem ser usadas.

A maioria das proteínas funciona em colaboração com outras proteínas. Um objetivo da proteômica é identificar quais proteínas interagem. Isso é especialmente útil na determinação de parceiros potenciais em cascatas de sinalização celular. Vários métodos estão disponíveis para sondar as interações proteína-proteína. O método tradicional é a análise de dois híbridos de levedura. Novos métodos incluem microarrays de proteínas, imunoafinidade e cromatografia seguida por espectrometria de massa, interferometria de polarização dupla, termoforese em microescala e métodos experimentais, como exibição de fago e métodos computacionais.

Um dos desenvolvimentos mais promissores que surgiram do estudo de genes e proteínas humanos foi a identificação de novos medicamentos em potencial para o tratamento de doenças. Isso se baseia em informações do genoma e do proteoma para identificar proteínas associadas a uma doença, que o software de computador pode usar como alvos para novos medicamentos. Por exemplo, se uma determinada proteína está implicada em uma doença, sua estrutura 3-D fornece a informação para desenvolver drogas que interfiram com a ação da proteína. Uma molécula que se ajusta ao local ativo de uma enzima, mas não pode ser liberada pela enzima, inativará a enzima. Compreender o proteoma, a estrutura e função de cada proteína e as complexidades das interações proteína-proteína será fundamental para o desenvolvimento das técnicas de diagnóstico e tratamentos de doenças mais eficazes no futuro. Além disso, um uso interessante da proteômica é o uso de biomarcadores de proteína específicos para diagnosticar doenças. Várias técnicas permitem o teste de proteínas produzidas durante uma doença específica, o que ajuda a diagnosticar a doença rapidamente.

Pontos chave

  • O proteoma é todo o complemento de proteínas, incluindo as modificações feitas em um determinado conjunto de proteínas, produzidas por um organismo ou sistema.
  • O proteoma varia com o tempo e com os requisitos distintos, ou estresses, que uma célula ou organismo sofre.
  • A proteômica normalmente nos dá uma compreensão melhor de um organismo do que a genômica.

Termos chave

  • proteômica: Ramo da biologia molecular que estuda o conjunto de proteínas expressas pelo genoma de um organismo.
  • genômica: O estudo do genoma completo de um organismo.
  • espectrometria de massa: Uma técnica analítica que mede a relação massa / carga dos íons formados quando uma molécula ou átomo é ionizado, vaporizado e introduzido no vácuo. A espectrometria de massa também pode envolver a quebra de moléculas em fragmentos - permitindo assim que sua estrutura seja determinada.