Μετά το γονιδίωμα, το ανθρώπινο «πρωτέωμα»

Είναι το πρωτεϊνικό αντίστοιχο του Προγράμματος Ανθρώπινου Γονιδιώματος. Δύο ερευνητικές ομάδες δημοσιεύουν αυτή την εβδομάδα τους πρώτους χάρτες των χιλιάδων πρωτεϊνών του ανθρώπινου σώματος, που δείχνουν πώς τα κύτταρα αξιοποιούν τις κατασκευαστικές οδηγίες του DNA.

Καθένα από τα περίπου 20.000 γονίδια του ανθρώπινου DNA περιέχει οδηγίες για τη σύνθεση μίας ή περισσότερων πρωτεϊνών, μακριών αλυσίδων από μόρια που ονομάζονται αμινοξέα.

«Μπορεί κανείς να φανταστεί το ανθρώπινο σώμα σαν μια τεράστια βιβλιοθήκη, στην οποία κάθε πρωτεΐνη είναι ένα βιβλίο» λέει ο Δρ Άκιλες Πάντεϊ του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς στη Βαλτιμόρη, το οποίο συνεργάστηκε στην πρώτη μελέτη με το Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής στο Μπάνγκαλορ της Ινδίας.

«Το πρόβλημα είναι ότι δεν έχουμε έναν πλήρη κατάλογο που να μας δίνει τους τίτλους των διαθέσιμων βιβλίων και το πού μπορούμε να τους βρούμε. Πιστεύουμε ότι έχουμε πλέον ένα καλό προσχέδιο αυτού του καταλόγου» εξηγεί.




Για πρώτη φορά, βιολόγοι σχεδιάζουν πρωτεΐνες κατά παραγγελία

Η μελέτη του «πρωτεώματος» (κατ΄αναλογία με το γονιδίωμα) είναι πολύ πιο δύσκολη από την απλή ανάγνωση των γενετικών πληροφοριών, καθώς οι πρωτεΐνες παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία σχημάτων και λειτουργιών, και επιπλέον εντοπίζονται σε συγκεκριμένους ιστούς του σώματος και όχι σε όλους.

Η μελέτη που δημοσιεύει στο περιοδικό Nature η ομάδα του Πάντεϊ αποκαλύπτει την ύπαρξη 193 άγνωστων ως σήμερα πρωτεϊνών, οι οποίες μάλιστα προέρχονται από περιοχές του γονιδιώματος που δεν περιλαμβάνουν γονίδια και συμπεριλαμβάνονται στο λεγόμενο junk DNA ή «DNA σκουπίδι».

«Οι ερευνητές θα γνωρίζουν πλέον ποιες περιοχές του γονιδιώματος κωδικοποιούν πρωτεΐνες» επισημαίνει ο Πάντεϊ.

Η μελέτη της ομάδας του καλύπτει 30 διαφορετικούς ιστούς του ανθρώπινου σώματος, τόσο από έμβρυα όσο και από ενήλικα άτομα, και αναγνωρίζει συνολικά 17.294 πρωτεΐνες, οι οποίες αντιστοιχούν στο 84% του συνόλου των γονιδίων που εκτιμάται ότι κωδικοποιούν πρωτεΐνες.

Το σύνολο των δεδομένων είναι ελεύθερα διαθέσιμο στο Διαδίκτυο στο humanproteomemap.org

Οι ερευνητές απομόνωσαν τις πρωτεΐνες από τα δείγματα ιστών, τις έκοψαν σε μικρά κομμάτια με ένζυμα, και χρησιμοποίησαν τελικά την τεχνική της φασμασκοπίας μάζας για να προσδιορίσουν την ταυτότητά τους και τις σχετικές τους αναλογίες σε κάθε δείγμα.

Η ερευνητική ομάδα επισημαίνει ότι ο τελικός χάρτης δεν είναι πλήρης, είναι όμως ο πληρέστερος μέχρι σήμερα. «Πιστεύουμε ότι τα δεδομένα μας θα αποτελέσουν το χρυσό στάνταρτ σε αυτόν το ερευνητικό πεδίο, καθώς παρήχθησαν με κοινές μεθόδους και αναλύσεις και με μηχανήματα κορυφαίας τεχνολογίας» υπερηφανεύεται ο Πάντεϊ.

Στο ίδιο τεύχος του Nature δημοσιεύεται και μια μικρότερη μελέτη του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Μονάχου, η οποία αφορά μια βιβλιοθήκη που καλύπτει τις πρωτεΐνες του 92% των γονιδίων που εκτιμάται ότι κωδικοποιούν πρωτεΐνες.

Σε αυτή την περίπτωση οι ερευνητές δεν ανέλυσαν δείγματα ιστών αλλά δεδομένα φασματοσκοπίας μάζας από άλλα πειράματα.

Ο χάρτης είναι διαθέσιμος στο Διαδίκτυο στο proteomicsdb.org.

Ένα τρίτο πρόγραμμα πρωτεωμικής, το οποίο χρησιμοποιεί αντισώματα για την ταυτοποίηση πρωτεϊνών και τρέχει από το 2003, είναι το Human Protein Atlas στη Σουηδία.

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης