Kurs ishi mavzu: Genomika va Proteomika. Bajardi: Komilova M. Qabul qildi : Do'sov X. Urganch-2023 Reja

2.2. Proteomika fani haqida tushuncha.
Birinchi proteomik tadqiqotlar Escherichia coli tarkibidagi protein tarkibini aniqlash uchun qilingan. Umumiy protein tarkibini xaritalash ikki o'lchovli (2D) jellar yordamida amalga oshirildi. Loyiha muvaffaqiyat qozonganidan so'ng, olimlar gvineya cho'chqalari va sichqonlar kabi hayvonlarning umumiy protein tarkibini tavsiflashga o'tdilar. Hozirgi vaqtda inson oqsilini xaritalash 2D gel elektroforez yordamida amalga oshiriladi.
Proteomika tajribalarida takrorlanuvchanlikka ta'sir qiluvchi asosiy omillardan biri bu bir vaqtning o'zida elution mass spektrometrlardan ko'ra ko'proq peptidlarni Bu sabab bo'ladi stoxastik tufayli tajribalar orasidagi farqlar ma'lumotlarga bog'liq holda sotib olish triptik peptidlar. Dastlabki yirik ov miltig'ining proteomik tahlillari laboratoriyalar o'rtasida sezilarli o'zgaruvchanlikni ko'rsatgan bo'lsa-da, Ehtimol, qisman laboratoriyalar o'rtasidagi texnik va eksperimental farqlar tufayli so'nggi paytlarda ommaviy spektrometriya tahlilida, xususan oqsil darajasida va Orbitrap mass-spektrometrlari yordamida takrorlanuvchanlik yaxshilandi. Ayniqsa, maqsadli proteomika ma'lumotlarning zichligi va samaradorligi hisobiga bo'lsa-da, ov miltig'i usullari bilan taqqoslaganda ko'paytirilganlik va takrorlanuvchanlikni oshiradi. Proteomikani o'rganishning ko'pgina afzalliklari bor, chunki oqsillar oqsillarning katalizatorlik xususiyati tufayli ko'pchilik faoliyatni boshqaruvchi molekulalardir. Shunday qilib, butun oqsillarni o'rganish organizmning sog'lig'i haqida ma'lumot berishi mumkin. Bundan tashqari, proteomikada genomlarni izohlash, kasalliklarni aniqlash va tashxislash, eksperiment paytida oqsil ekspresiyasini tadqiq qilish, oqsillarni modifikatsiyalash va o'zaro ta'sirini tadqiq qilish va shunga o’xshash ko'plab qo'llanmalar mavjud.
Proteomikada turli xil texnikalar mavjud, shu jumladan umumiy oqsilni ajratish, ularni 2D gel elektroforez yordamida ajratish, Edmundning sekanslash usuli yoki mass -spektrometriya va oqsilning strukturaviy va funktsional xususiyatlarini tahlil qilish kabi usullar yordamida ajratilgan oqsillarni sekansirovkalash. kompyuterga asoslangan dasturiy ta'minot va bioinformatika vositalari.
Funksional, Strukturaviy va Ekspression proteomika.
Bir yoki bir nechta oqsilning tanasida mavjudligi uning ma'lum funktsiyaga ega ekanligini va butun oqsil butun organizmning to'liq hayotiy faoliyatini amalga oshirish uchun xizmat qilishini taxmin qilish uchun asos yaratadi. Funktsional proteomika proteomning funktsional xususiyatlarini aniqlash bilan shug'ullanadi va u hal qilgan vazifalar, masalan, protein-peptid tuzilmalarini aniqlashdan ko'ra ancha murakkabroq. Shakar, lipidlar, prostaglandinlar, turli ionlar va suv molekulalari, shu jumladan, ko'plab boshqa kimyoviy sinf molekulalari mavjud bo'lgan ko'p komponentli muhitda proteomning ishlashi aniq. Bir muncha vaqt o'tgach, "shakar", "lipid" va shunga o'xshash atamalar paydo bo'lishi mumkin. Protein molekulalari boshqalar bilan yoki ular bilan bir xil bo'lgan tuzilmalar bilan o'zaro ta'sir qiladi, natijada molekulyar darajada, keyin makroskopik tarzda funktsional reaktsiyalar paydo bo'lishiga olib keladi. Bunday jarayonlarning ko'pchiligi, jumladan, oqsillar ishtirokida allaqachon ma'lum. Ular orasida substrat, Antikor bilan antigen, retseptorlari bilan peptidlar, ion kanallari bilan toksinlar va boshqalar bilan ferment o'zaro (retseptorlari va ion kanallari, shuningdek, oqsil hosilalar bor). Ushbu jarayonlarning mexanizmlarini aniqlash uchun bioinformatika yordamida o'zaro ta'sirning individual ishtirokchilari va tizimli tadqiqotlar eksperimental tadqiqotlar o'tkaziladi.
Strukturaviy proteomika oqsil tuzilmalarini keng miqyosda tahlil qilishni o'z ichiga oladi. U oqsil tuzilmalarini taqqoslaydi va yangi kashf etilgan genlarning funktsiyalarini aniqlashga yordam beradi. Strukturaviy tahlil shuningdek, giyohvand moddalar oqsillar bilan bog'lanishini va shuningdek, oqsillarning bir-biri bilan o'zaro ta'sirini ko'rsatishini tushunishga yordam beradi. Ushbu tushunchaga rentgen kristallografiyasi va NMR spektroskopiyasi kabi turli xil texnologiyalar yordamida erishiladi. Strukturaviy proteomikada strukturaning ta'rifi bir emas, balki bir vaqtning o'zida bir nechta oqsillarni aniqlaydi va shu vaqtga qadar maxsus protsedura aylanishi ishlab chiqilgan va tegishli yuqori aniqlikdagi asboblarning arsenali yaratilgan.
Proteinning asosiy tuzilishi Genomika va bioinformatika natijalaridan foydalanib ham aniqlanishi mumkin. Shakl bo'yicha. 5 inson sarum albumin genining to'liq tuzilishi berilgan. 1830 amino kislotalar qoldiqlarini kodlovchi 610 azotli asoslarni o'z ichiga oladi. Bu gen, boshqalarning mutlaq ko'pchiligi kabi, metionin qoldig'ini kodlovchi atg kodonidan boshlanadi va bu holda taa ning to'xtash kodonlaridan biri bilan tugaydi. Shunday qilib, 609 amino kislotalar qoldiqlaridan tashkil topgan struktura kodlangan. Biroq, bu struktura sarum albumin emas, balki faqat uning salafi bo'lgan molekuladir. Birinchi 24 amino kislotalar qoldiqlari molekula yadrodan sitoplazmaga o'tishda ajralib turadigan signal peptididir va shundan keyingina bu oqsilni chiqarganda olingan sarum albumin tuzilishi hosil bo'ladi. Natijada, bu molekulada 385 amino kislotalar qoldiqlari mavjud.
Ekspression proteomikasi tahlilni o'z ichiga oladi oqsil ekspressioni katta miqyosda. Bu ma'lum bir namunadagi asosiy oqsillarni va shu bilan bog'liq bo'lgan namunalarda, masalan, kasal va sog'lom to'qimalar bilan farqlanadigan oqsillarni aniqlashga yordam beradi. Agar oqsil faqat kasal namunada topilgan bo'lsa, u foydali dori vositasi yoki diagnostikasi bo'lishi mumkin. Bir xil yoki o'xshash ekspression profiliga ega oqsillar ham funktsional jihatdan bog'liq bo'lishi mumkin. 2D-PAGE va kabi texnologiyalar mavjud mass-spektrometriya proteomikada ishlatilgan.
Proteomikaning klinik jihatlari.
Bu namunada (sarum, o'murtqa suyuqlik, siydik, biopsiya) mavjud bo'lgan barcha individual oqsillarni aniqlash va miqdoriy aniqlash va ularning kontsentratsiyalaridagi o'zgarishlarni monitoring qilishdir. Oqsil- ushbu namunadagi barcha oqsillarning jami. Hujayralar, to'qimalar, organlar va biologik suyuqliklarning proteomalarini to'liq tahlil qilish ikki o'lchamli yuqori aniqlikdagi elektroforez yordamida va mass-spektrometriya tufayli individual oqsillarni identifikatsiyalash orqali amalga oshiriladi. Bu sizga bir namunadagi 10 000 individual oqsillarni tahlil qilish va ularning konsentrasiyalari o'zgarishlar tuzatish imkonini beradi.
Proteomika sohasidagi sezilarli taraqqiyot peptid mass-spektrometrik tahlilining muvaffaqiyati bilan osonlashdi. Mass-spektrometriya to'rtta asosiy komponentni o'z ichiga oladi. Birinchidan, ionlangan peptidlar yoki oqsillar mass-spektrometr ion manbasida namunadan olinadi. Ikkinchidan, peptid ionlari va oqsillarning bo'linishi massaning analizatorida massaning zaryadga nisbati (m/z) asosida sodir bo'ladi. Uchinchidan, ion detektori (vaqtprofessional mass-spektrometr) ionning m/z qiymatini, ionlarning sonini va ionlarning manbadan ion detektoriga o'tish vaqtini ko'rsatuvchi alohida ionlarni qayd etadi.
Proteomika oqsillarning o’zaro ta’sirini kuzatishga imkon beradi. Bu, masalan, hujayralar yuzasidan signallarni yadrodagi selektiv transkripsiya omillariga yetkazish uchun qo’llaniladi. Uning yordami bilan nafaqat immunosupressiya skrining texnologiyasi, balki umuman signal o’tkazuvchanligi ham o’zgarishi mumkin. Proteomika usullari yangi potentsial antimikrob agentlarning hujayrasi bilan o’zaro ta’sirining to’liqroq, keng qamrovli ko’rinishini beradi. Proteomika yordamida mikroorganizmlarda ikkilamchi metabolik fermentlarning biosintezi dinamikasi bo’yicha tadqiqotlar yangi, yuqori darajaga o’tkazilishi mumkin. Proteomika va genomika o’rtasidagi aloqaga qaytsak, shuni ta’kidlash kerakki, proteomikani funktsional genomikaning davomi deb atash mumkin. Genomikadan farqli o’laroq, proteomikani o’rganish mavzusi hozirgi vaqtda ekspresatsiya qilingan genlar tomonidan kodlangan mahsulotlarga qaratiladi. Ba’zi turlarning mikroorganizmlarning minimal genomlari bir necha yuz genlardan iborat. Inson genomi yuz ming genga yaqinlashmoqda. Maxsus genlarning o’lchamlari mingga yaqin asosiy juftlikdan va undan ko’pdir. Shunday qilib, individual genomni tashkil etuvchi tayanch juftliklari soni kamida yuz minglab, odatda ko’p millionlab tayanch juftliklari bilan o’lchanadi. Shuning uchun organizm genomini to’liq bilish uchun bir necha million nukleotid juftlarining ketma-ketligini aniqlash kerak A-T - adenin-timidin, G-C - guanidin-sitozin komplementarlik asosida. "Sekvenirlanish" ni amalga oshirish uchun, qo’llanilgan ibora bo’yicha, butun genom faqat yuqori texnologiyalar va tegishli uskunalar mavjud bo’lganda amalga oshiriladi.
Ayni paytda, proteomika, birgalikda genomikasi va bioinformatika bilan, yangi dori yaratish qaratilgan, qaysi molekulyar maqsadlar muayyan oqsillar xizmat qiladi. Dori-darmonlarni qo'llash uchun yangi maqsadlarni topish jarayoni bioinformatika yordamida hal qilinadi va tahlil ob'ekti genomdir. Biroq, genom tahlil keyin oqsil jadal ifoda va ish holatda hujayra topilgan dalil olish kerak. Bu muammoni proteomika hal qiladi. Shunday qilib, dori uchun molekulyar genetik maqsad aniqlanadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, proteomika maqsadni topish muammosini o'zi hal qilishi mumkin. Agar siz Proteomik xaritalarni olsangiz normal va patologik to'qimalar, ulardagi farqlar ma'lum bir patologik holatni rivojlantirish uchun qaysi oqsillarni muhim deb belgilashi va ularni maqsad sifatida tanlashi yoki bu bilimlarni tashxislash uchun ishlatishi mumkin. Kelajakda oddiy qon testiga Proteomik qon xaritalarini yaratish qo'shiladi deb taxmin qilish mumkin. Buning uchun poliklinikalarda kerak bemorlar vaqti-vaqti bilan qon oladigan maxsus jihozlardan foydalanadilar. Agar og'riqli holat yuzaga kelsa, bemorning protein xaritasi faqat uning Proteomik xaritasi bilan taqqoslanishi kerak, ammo u sog'lom bo'lgan vaqtda tuzilgan va qon tarkibidagi o'zgarishlarni aniqlash va kasallikning sababini aniqlash mumkin bo'ladi. Ba'zi omillar (masalan, jismoniy) ta'siridan oldin va keyin o'simta proteomları va normal hujayralar, hujayralar o'xshash taqqoslash yoki kimyoviy moddalar), diagnostik maqsadlar uchun biologik suyuqliklardan foydalanish-bularning barchasi katta qiziqish uyg'otadi va tibbiyot, veterinariya, farmakologiya, oziq-ovqat sanoati va boshqa amaliy sohalar uchun mutlaqo yangi istiqbollarni ochadi. Oldinda katta va qiziqarli ish bor.