Proteom

Proteom

Helheten av alle proteiner i et levende vesen , et vev , en celle eller et celleområde , under nøyaktig definerte forhold og på et bestemt tidspunkt, kalles et proteom (f.eks. Proteom fra mennesker, potetknollen, bakteriecellen, cellekjernen).

Proteomet er i en likevekt av konstant ny syntese av proteiner med samtidig nedbrytning av proteiner som ikke lenger er nødvendige. I motsetning til det relativt statiske genomet er proteomet derfor konstant utsatt for endringer i sammensetningen. Disse endringene kontrolleres i løpet av spatiotemporal genuttrykk via komplekse regulatoriske prosesser og er betydelig påvirket av miljøstimuli, sykdommer, aktive stoffer og medikamenter. Proteomet er således et speil av miljøet og er svært dynamisk.

I bakterieceller består proteomet av rundt 1000 til 10.000 forskjellige typer proteinmolekyler, avhengig av type. Hos mennesker forventes 500.000 til 1.000.000 proteinarter. Det kan godt hende at flere hundre proteinarter (modifikasjonsformer) blir syntetisert fra en proteinkodende gensekvens ved mRNA- spleising (ikke i bakterier) og påfølgende modifikasjoner av det primære proteinet av enzymer . Disse såkalte posttranslasjonelle modifikasjonene (som oppstår etter proteinsyntese) kan undersøkes ved hjelp av proteomanalyseteknikker.

Metoder

En rekke teknikker er tilgjengelige for å utforske proteomer. Det kan skilles mellom metoder for separasjon av de enkelte proteinartene og de for karakterisering og identifikasjon av den samme. Vitenskapen om studiet av proteomet kalles proteomics (Engl. Proteomics ).

Atskillelse

Identifisering og karakterisering

Human Proteome Project (forkortet HUPO) og, i Tyskland, det tyske samfunnet for proteinforskning er involvert i forskning på proteomet . Proteinmønsterdiagnostikk brukes kommersielt , utenfor klinisk praksis, i sammenheng med kreftdiagnostikk og for diagnostisering av nyresykdommer.

Etter at sekvenseringen av hele det menneskelige genomet i stor grad er fullført, må forskning på proteomet z. B. en dyp innsikt i opprinnelsen til mange sykdommer og deretter utvikling av kausalt effektive medisiner. Resultatene av proteom- forskning kan bli funnet i spesielle proteomet databaser , f.eks B. UniProt , GenBank , KEGG , Protein Data Bank , Reactome , Mascot og IEDB .

historie

Begrepet proteom ble definert i 1994 av australske Marc R. Wilkins på en vitenskapelig kongress om proteomforskning i Siena, Italia, basert på og analog med begrepene genom og transkriptom .

Menneskelig proteom

I en første omfattende studie ble proteomet til syv humane cellelinjer undersøkt og skjæringspunktet mellom disse, det såkalte sentrale proteomet, ble bestemt . Dette omfattet 1124 forskjellige proteiner over deteksjonsgrensen. Funksjonen til ti prosent av proteinene var ikke kjent på tidspunktet for publiseringen. De metabolske komponentene dekket av det sentrale proteomet er proteinbiosyntese , primær metabolisme , cellesyklus og apoptose . Dataene blir gjort tilgjengelig på proteomecommons.org.

I 2014 presenterte forskere i Tyskland og USA en katalog med nesten alle proteiner produsert av mennesker for første gang, nesten samtidig og uavhengig av hverandre. I mer enn 30 vev undersøkte begge forskningsgruppene hvilke proteiner som produseres i de respektive cellene. Forskerne fra Johns Hopkins University School of Medicine i Baltimore ( Maryland ) registrerte 17 294 proteiner og dermed omtrent 84% av proteomet og den tyske gruppen av Technical University of Munich mer enn 18 000 proteiner og dermed 92% av det samme. Det er nå kjent at mennesker har rundt 20,344-20,356 mistenkte proteinkodende gener , inkludert 8874 husholdningsgener som forekommer i alle vev , noen regulerte gener som forekommer i alle vev og 6942 vevsspesifikke gener. Cirka 80% av proteinkodende gener produserer også spleisevarianter . I følge lokalisering er det rundt 3 171 gener (16%) av utskilte proteiner, 5 570 (27%) av membranproteiner , 12 467 (61%) av intracellulære proteiner og 852 gener av proteiner som både har membranbundet og utskilt isoformer .

Så langt er spørsmålet om hvilke gener som har planen for hvilke proteiner og under hvilke betingelser de blir lest, ennå ikke avklart. Målet er å få inngående kunnskap om samspillet mellom DNA , RNA og proteiner som de viktigste molekylære aktørene i livet. Rundt 1832 ble det ikke funnet proteiner som ifølge genkartet faktisk skulle eksistere. Det antas at en rekke av disse proteinene bare er tilstede i embryonal utvikling , men at mange kjente gener også har blitt funksjonsløse og ikke lenger fungerer som en mal for proteinsyntese. Ifølge dagens kunnskap gjelder sistnevnte luktreseptorer, blant annet fordi luktesansen ikke lenger er viktig for menneskets overlevelse. På den annen side har nesten 200 proteiner blitt oppdaget hvis funksjon og egenskaper fremdeles er ukjente, og som ikke produseres av de kjente proteinkodende gener, men av regioner av DNA utenfor disse genene. Disse områdene i genomet, ofte referert til som " søppel-DNA ", skal ifølge tidligere kunnskap ha en regulerende funksjon for genaktivitet, men bør ikke i sin tur kode sine egne proteiner. Ifølge Akhilesh Pandey kan dette bety at det ennå ikke er helt forstått hvordan celler leser DNA. I tillegg ble 24 kreftmedisiner undersøkt hvis effektivitet på 35 kreftcellelinjer var tydelig relatert til deres proteinprofiler. Forskerne håper at med kunnskap om proteinprofilen til en svulst, kan legemidler brukes på en mer målrettet måte i fremtiden.

Se også

weblenker

Wiktionary: Proteome  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

  1. ↑ Thomas R. Burkard et al .: Innledende karakterisering av det humane sentral proteome . I: BMC systembiologi . teip 5 , 2011, s. 17 , doi : 10.1186 / 1752-0509-5-17 , PMID 21269460 .
  2. ↑ Min-Sik Kim1, Sneha M. Pinto, Derese Getnet, et al.: Et utkast til kart over det menneskelige proteomet. I: Natur . 29. mai 2014, nr. 509, s. 575-581, doi: 10.1038 / nature13302 .
  3. ^ Mathias Wilhelm, Judith Schlegl, Hannes Hahne1 et al.: Mass-spectrometry-based draft of the human proteome. I: Natur. 29. mai 2014, nr. 509, s. 582-587, doi: 10.1038 / nature13319 .
  4. ↑ a b c Det humane vevsspesifikke proteomet , Proteinatlas.org . Hentet 7. november 2014.
  5. ↑ a b Human secretome and membrane proteome , Proteinatlas.org. Hentet 7. november 2014.
  6. ↑ Det menneskelige isoformproteomet , Proteinatlas.org. Hentet 7. november 2014.
  7. ↑ Nadja Podbregar: Se først på det menneskelige proteomet. På: Wissenschaft.de fra 28. mai 2014.