WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Протеоміка - Реферат

Протеоміка - Реферат

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.
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).
Крім того, білки є набагато складнішими, ніж нуклеїнові кислоти. Їх активність істотно змінюється внаслідок приєднання до молекули білка залишків фосфорної кислоти, певних цукрів, жирних кислот тощо. Тобто один і той самий білок може мати різну просторову будову, розташування в клітині, функцію та активність, що надзвичайно ускладнюєрозшифрування його біологічного значення. Більше того, один і той самий ген може кодувати різні білки. Це залежить від того, де починається і де закінчується зчитування генетичної інформації з матричної РНК при її трансляції. Ситуація ускладнюється ще й тим, що один білок може виконувати декілька функцій і навпаки, одна й та сама функція може забезпечуватися декількома білками (Fields S. Рroteomics: рroteomics in genomeland // Science. - 2001. - 291. - Р. 1221-1224). Біохіміки вважають, що у звичайній спеціалізованій клітині
Loading...

 
 

Цікаве