Prótínmengi

Úr Wikipediu, frjálsa alfræðiritinu
Stökkva á: flakk, leita

Prótínmengi er safn allra þeirra prótína sem til staðar eru í frumu eða vef hverju sinni og samsvarar því öllum tjáðum genaafurðum hennar, utan þeirra sem aðeins eru tjáð á formi RNA. Prótínmengið er þannig ólíkt erfðamenginu að það er breytilegt milli vefja og tekur breytingum með tíma, eftir því sem lífveran lagar sig að umhverfi sínu. Með greiningu á prótínmengjum lífveru eða einstakra vefja hennar má þannig fá yfirlitsmynd af ástandi lífverunnar og kortleggja aðlögunarferli hennar við hvers kyns áreiti án þess að gera sér fyrir fram mótaðar hugmyndir um það hvaða lífefnafræðileg ferli áreitið hefur áhrif á. Þessir eiginleikar gera prótínmengjagreiningu að vænlegum og öflugum kosti þegar ráðist er í að kanna hvaða lífefnafræðileg ferli taka breytingum sem svörun við t.d. umhverfis- eða fæðubreytingum. Við sumar frumulíffræðilegar eða lífefnafræðilegar rannsóknir getur verið hentugt að skipta prótínmenginu upp í undirmengi eftir staðsetningu eða virkni. Þannig má tala til dæmis um prótínmengi frumuhimnunnar[1] eða Golgikerfisins[2], eða um kínasammengið[3] eða metallópróteasammengið[4], svo dæmi séu tekin.

Saga[breyta]

Sjóngerving prótínmengja í hárri upplausn varð möguleg með þróun tvívíðrar rafdráttartækni á 7. og 8. áratug tuttugustu aldar, en Patrick H. O'Farrell lýsti slíkri aðferð árið 1975[5] sem notuð hefur verið síðan með litlum breytingum. Í fyrstu var aðferðin þó ekki mikið notuð á mjög flóknar prótínblöndur á borð við prótínmengi, því hún þótti erfið og flókin í framkvæmd. Einnig var erfitt að bera kennsl á einstök prótín í blöndunni og var það helst gert með ónæmisþrykki eða með Edman-raðgreiningu.

Árið 1993 var peptíðmassafingraförun með MALDI-TOF massagreiningu þróuð samtímis af nokkrum hópum vísindamanna.[6] [7] [8] [9] [10] Grunninn að þeirri tækni lagði Koichi Tanaka árið 1987[11] og hlaut fyrir fjórðung af Nóbelsverðlaununum í efnafræði 2002. Peptíðmassafingraförun einfaldar kennigreiningu prótína til mikilla muna og gerir vísindamönnum kleift að kennigreina hundruð prótína á fljótlegan og öruggan hátt. Það var svo Marc Wilkins sem bjó til hugtakið „prótínmengi“ (e. proteome) um miðjan 10. áratuginn.[12]

Prótínmengjagreining[breyta]

Öfugt við kjarnsýrur, þá eru prótín fremur misleit hvað eðlis- og efnafræðilega eiginleika áhrærir. Það kemur því ekki á óvart að fræði sem snúast um „kerfisbundna kennigreiningu prótína hvað varðar byggingu þeirra, virkni og samskipti við aðrar sameindir[13] skuli hafa í verkfærakistu sinni hin misleitustu tól sem mörg hver eru í örri þróun. Meðal áhugaverðra nýjunga mætti nefna afkastamiklar, gelfríar aðferðir svo sem súluskiljun í vökvafasa sem fylgt er eftir með tvímassagreiningu (LC-MS/MS) [13], massagreiningu með yfirborðs-örvaðri laserjónun og -ásogi (SELDI) [14] eða prótínflögur. [15]

Hins vegar, þá er það hið „klassíska“ ferli sem samanstendur af tvívíðum rafdrætti prótínmengis og kennigreiningu einstakra prótína með massagreiningu á trypsín niðurbrotspeptíðum þeirra sem til þessa hefur reynst afkastamesta og áreiðanlegasta ferlið til prótínmengjagreiningar. Hér má helst þakka því að aðferðin er í eðli sínu tiltölulega einföld, gefur afbragðs góða upplausn (greina má allt upp í þúsundir prótína á sama geli), og nákvæma massaákvörðun peptíða sem aftur leiðir til tiltölulega öruggrar greiningar [16]

Heimildir[breyta]

  1. O. Vilhelmsson og K. J. Miller (2002). „Synthesis of pyruvate dehydrogenase in Staphylococcus aureus is stimulated by osmotic stress“. Applied and Environmental Microbiology 68: 2353-2358. PMID 11976108. 
  2. C. E. Au, A. W. Bell, A. Gilchrist, J. Hiding, T. Nilsson og J. J. M. Bergeron (2007). „Organellar proteomics to create the cell map.“. Current Opinion in Cell Biology 19: 376-385. PMID 17689063. 
  3. G. Manning, D. B. Whyte, R. Martinez, T. Hunter og S. Sudarsanam (2002). „The protein kinase complement of the human genome“. Science 298: 1912-1934. PMID 12471243. 
  4. M. Collet, J. Lenger, K. Jenssen, H. P. Plattner og N. Sewald (2007). „Molecular tools for metalloprotease sub-proteome generation“. Journal of Biotechnology 129: 316-328. PMID 17207876. 
  5. P. H. O'Farrell (1975). „High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins“. Journal of Biological Chemistry 250: 4007-4021. PMID 236308. 
  6. D. J. Pappin, P. Hojrup og A. J. Bleasby (1993). „Rapid identification of proteins by peptide-mass fingerprinting“. Current Biology 3: 327–332. PMID 15335725. 
  7. W. J. Henzel, T. M. Billeci, J. T. Stults, S. C. Wong, C. Grimley og C. Watanabe (1993). „Identifying proteins from two-dimensional gels by molecular mass searching of peptide fragments in protein sequence databases“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 90: 5011–5015. PMID 8506346. 
  8. M. Mann, P. Højrup og P. Roepstorff (1993). „Use of mass spectrometric molecular weight information to identify proteins in sequence databases“. Biol. Mass Spectrom. 22: 338–345. PMID 8329463. 
  9. P. James, M. Quadroni, E. Carafoli og G. Gonnet (1993). „Protein identification by mass profile fingerprinting“. Biochemistry and Biophysics Research Communications 195: 58–64. PMID 8363627. 
  10. J. R. Yates, S. Speicher, P. R. Griffin og T. Hunkapiller (1993). „Peptide mass maps: a highly informative approach to protein identification“. Analytical Biochemistry 214: 397–408. PMID 8109726. 
  11. >K. Tanaka, H. Waki, Y. Ido, S. Akita, Y. Yoshida og T. Yoshida (1988). „Protein and Polymer Analyses up to m/z 100 000 by Laser Ionization Time-of flight Mass Spectrometry“. Rapid Communications in Mass Spectrometry 2: 151–153. DOI:10.1002/rcm.1290020802. 
  12. V. C. Wasinger, S. J. Cordwell, A. Cerpa-Poljak, J. X. Yan, A. A. Gooley, M. R. Wilkins, M. W. Duncan, R. Harris, K. L. Williams og I. Humphery-Smith (1995). „Progress with gene-product mapping of the Mollicutes: Mycoplasma genitalium“. Electrophoresis 7: 1090-1094. PMID 7498152. 
  13. 13,0 13,1 J. Peng, J. E. Elias, D. Schwartz, C. C. Thoreen, D. Cheng, G. Marsischky, J. Roelofs, D. Finley, og S. P. Gygi (2003). „A proteomics approach to understanding protein ubiquitination“. Nature Biotechnology 21: 921-926. PMID 12872131. 
  14. C. Hogstrand, S. Balesaria, og C. N. Glover (2002). „Application of genomics and proteomics for study of the integrated response to zinc exposure in a non-model fish species, the rainbow trout“. Comparative Biochemistry and Physiology B 133: 523-535. PMID 12470816. 
  15. B. H. Lee og T. Nagamune. 2004. Protein microarrays and their applications. Biotechnology and Bioprocess Engineering 9:69-75.
  16. R. Aebersold og M. Mann (2003). „Mass spectrometry-based proteomics“. Nature 422: 198-207. PMID 12634793. 

Tenglar[breyta]

Fagfélög[breyta]

Gagnasöfn og greiningartól[breyta]