Proteomica este un domeniu de cercetare relativ tânăr care se ocupă de identificarea, cuantificarea, structura, funcția și interacțiunile proteinelor, precum și de modificările acestora în diferite condiții.
Folosind tehnologii avansate, cum ar fi spectrometria de masă și instrumentele bioinformatice, proteomica își propune să obțină o înțelegere detaliată a rolului proteinelor în procesele biologice și în boli, contribuind astfel semnificativ la dezvoltarea de noi metode de diagnostic, terapii și la înțelegerea mecanismelor bolilor.
În corpul nostru există mii de proteine diferite. Enzimele sunt de asemenea compuse din proteine și au rolul de a regla procese metabolice importante.
Cu ajutorul proteomicii, putem crea un fel de bibliotecă uriașă în care proteinele sunt clasificate și catalogate. Astfel, obținem o înțelegere mai bună a conexiunilor din corpul nostru și putem înțelege ce procese sunt perturbate în cazul bolilor sau cum acționează medicamentele asupra corpului. În acest articol, îți vom explica într-un mod accesibil ce este proteomica, ce legătură are cu epigenetica și cum putem folosi această tehnică.
O analogie ușor de înțeles
Este adevărat că fundamentele complexe ale proteomicii nu sunt ușor de explicat. Ne putem folosi, însă, de analogia cu un dressing pentru a înțelege mai lesne.
Imaginează-ți că dressing-ul tău este plin de diferite articole de îmbrăcăminte, fiecare având o funcție specifică. Fiecare articol de îmbrăcăminte reprezintă o proteină din corpul tău, iar totalitatea tuturor proteinelor (sau a dressing-ului tău) este numită proteom.
La fel ca un dressing, proteomul poate fi divers, având o mare varietate de proteine responsabile pentru diferite funcții și procese celulare. Unele proteine sunt ca articolele tale de îmbrăcăminte de bază, pe care le porți frecvent și care joacă un rol important în viața ta de zi cu zi. Aici am vorbi despre proteinele esențiale.
Alte proteine sunt ca articolele de îmbrăcăminte purtate rar sau sezoniere, necesare doar la anumite ocazii și în număr mai redus.
Cum funcționează?
La fel cum îți organizezi dulapul în funcție de nevoi și alegi anumite articole care se potrivesc stilului tău, corpul tău reglează expresia și activitatea diferitelor proteine în funcție de cerințe și condiții. Acest proces este numit proteomică și implică studiul și analiza tuturor proteinelor într-o celulă, un țesut sau un organism la un moment dat.
De exemplu, atunci când faci exerciții fizice, corpul tău poate produce proteine importante pentru regenerarea și creșterea masei musculare. Aceste proteine sunt activate pentru a răspunde cerințelor specifice ale antrenamentului tău. Similar cu alegerea hainelor de sport pentru a te pregăti pentru o sesiune de antrenament, corpul tău alege anumite proteine pentru a permite adaptările fiziologice la exerciții.
Proteomica ne permite să studiem și să înțelegem interacțiunile complexe ale proteinelor în sistemele biologice și modul în care acestea reacționează la diferiți factori de mediu, boli sau intervenții terapeutice. Prin analiza proteomului, putem obține perspective asupra funcționării celulelor și țesuturilor și putem descoperi noi posibilități pentru diagnosticarea, tratarea și prevenirea bolilor. Analizăm, pentru a continua analogia, ce „articole de îmbrăcăminte” sunt folosite în diferite situații de viață.
De ce studiem proteinele?
Proteomica oferă un soi de acces direct în “bucătăria” celulei. Cu genetica, am putut până acum să „vedem” doar planurile de construcție/rețetele. Prin proteomică, acum este posibil să obținem o nouă perspectivă. Putem vedea dacă proteinele sunt modificate după traducerea lor, de exemplu, prin fosforilare sau glicozilare. Acest lucru înseamnă că obținem o perspectivă mai detaliată asupra proceselor celulare. Astfel, cercetătorii pot explora mai bine interacțiunile proteinelor și, prin urmare, pot înțelege mai bine căile de semnalizare biologice complexe.
Proteomica și medicina personalizată
Deși cercetarea este încă la început, există deja câteva studii foarte interesante. Într-una dintre publicații, 36 de persoane cu diferite condiții au fost testate înainte și după exerciții fizice. Analizele au fost extrem de cuprinzătoare, de la teste de sânge la analize proteomice și genetice. Cercetătorii au descoperit că unele proteine pot fi utilizate ca markeri pentru performanța ulterioară în testele de rezistență. De asemenea, au constatat că persoanele cu rezistență la insulină prezintă o reacție diferită la exerciții fizice. Deși mai este nevoie de cercetări suplimentare înainte de a deriva tratamente specifice, rezultatele sunt deja extrem de promițătoare.
Cum se măsoară proteinele și nivelul lor?
Există diferite metode de a măsura proteinele, însă spectometria de masă rămâne un standard.
Un spectrometru de masă este ca o sită sofisticată care sortează particule minuscule, cum ar fi proteinele sau peptidele (fragmente scurte de proteine), după greutatea lor. Imaginează-ți că ai un sac cu bile de mărimi diferite și vrei să le sortezi după mărime. Un spectrometru de masă face practic același lucru, dar cu molecule. Pentru a-ți oferi o mai bună înțelegere a procesului, am descris pe scurt pașii de lucru:
Pasul 1: Pregătirea probei
Mai întâi, proteinele sunt extrase dintr-o probă de celule sau țesut. Deoarece proteinele sunt prea mari și complexe pentru a fi analizate direct, acestea sunt „descompuse” în fragmente mai mici, numite peptide, printr-un proces numit digestie (similar cu digestia alimentelor).
Pasul 2: Ionizarea
Peptidele sunt apoi introduse în spectrometrul de masă, unde sunt ionizate. Aceasta înseamnă că peptidele sunt încărcate electric, similar cu frecarea baloanelor de păr și apoi lipirea lor pe perete.
Pasul 3: Introducerea ("zborul") prin spectrometrul de masă
Peptidele încărcate sunt trecute prin spectrometrul de masă. Dispozitivul folosește câmpuri electrice pentru a accelera peptidele. Cu cât o peptidă este mai ușoară, cu atât se deplasează mai repede prin dispozitiv. Este ca și cum ai sufla bile de diferite mărimi printr-un tunel de vânt; cele mai mici zboară mai repede decât cele mari.
Pasul 4: Detecția
La sfârșitul „zborului”, peptidele ajung la un detector. Detectorul măsoară cât de repede a ajuns fiecare peptidă, ceea ce indică greutatea sa (mai exact, raportul masă-sarcină). Aceste informații sunt prezentate într-un spectru care arată ca un grafic de tip munte, cu vârfuri care corespund diferitelor peptide.
Pasul 5: Analiza datelor
Datele colectate – spectrul de masă – sunt comparate cu o bază de date care conține informații despre peptide și proteine cunoscute. Prin această potrivire, oamenii de știință pot afla ce proteine au fost prezente în probă și în ce cantitate.
Un spectrometru de masă funcționează deci ca o balanță foarte precisă, care descompune proteinele în fragmente mai mici, le încarcă electric, le trimite printr-un dispozitiv și măsoară cât de repede se deplasează. Aceste informații ne ajută să înțelegem ce proteine sunt prezente într-o celulă sau un țesut și cum funcționează acestea.
Cum îmi pot evalua nivelul de proteine?
Nimic complicat, precum o excursie la spitale sau laboratoare și prelevare de sânge. Este vorba despre kit-uri de testare ce necesită o probă de salivă care se trimite apoi unui laborator specializat.
