Proteomika-bu oqsillarni, xususan ularning tuzilishi va funktsiyalarini keng miqyosda o'rganish

O’zbekiston Respublikasi

Oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi

   Mirzo Ulug’bek nomidagi

O’zbekiston Milliy Universiteti

Biologiya fakulteti

Biologiya yo’nalishi

Mustaqil ish

Mavzu:

Bajardi: Tilavoldiyeva Gavhar

Qabul qildi: Torayev .O
 

Reja:

1 Proteomika haqida tushuncha

2 Proteomikaning rivojlanish tarixi

3 Proteomikada qo’llaniladigan asosiy usullar

Edmen usuli haqida maqola

4 Xulosa

Proteomika-bu oqsillarni, xususan ularning tuzilishi va funktsiyalarini keng miqyosda o'rganish. Proteom - bu oqsillarning to'liq to'ldiruvchisi, shu jumladan organizm yoki tizim tomonidan ishlab chiqarilgan ma'lum bir oqsillar to'plamiga kiritilgan o'zgartirishlar. Bu vaqtga va hujayra yoki organizm duch keladigan aniq talablarga yoki stresslarga qarab o'zgaradi.

Proteomika odatda oqsillarning keng ko'lamli eksperimental tahlilini nazarda tutsa-da, u ko'pincha oqsillarni tozalash va mass-spektrometriya uchun ishlatiladi. Genomika va transkriptomikadan so'ng, proteomika biologik tizimlarni o'rganishning keyingi bosqichi hisoblanadi. Bu genomikaga qaraganda ancha murakkab, chunki organizm genomi ozmi ko'pmi doimiy bo'lsada, proteom hujayradan hujayraga va vaqti vaqti bilan farq qiladi. Buning sababi shundaki, alohida genlar alohida hujayra turlarida ifodalanadi. Bu shuni anglatadiki, hatto hujayrada ishlab chiqariladigan oqsillarning asosiy to'plamini ham aniqlash kerak. Ilgari, bu mRNK tahlili orqali amalga oshirilgan, ammo bu protein tarkibiga bog'liq emasligi aniqlangan. Ma'lumki, mRNK har doim ham oqsilga aylanmaydi. Ma'lum miqdordagi mRNK uchun ishlab chiqarilgan oqsil miqdori u transkripsiya qilingan genga va hujayraning hozirgi fiziologik holatiga bog'liq.

Proteomika oqsil mavjudligini tasdiqlaydi va mavjud miqdorni to'g'ridan -to'g'ri o'lchab beradi. MRNKdan tarjima nafaqat farqlarni keltirib chiqaradi, balki ko'plab oqsillar, shuningdek, fosforillanish, ubikuitinatsiya, metilatsiyalash, asetillanish, glikozilatsiyalash, oksidlanish va nitrosillanish kabi oqsil vazifasi uchun muhim bo'lgan turli xil kimyoviy modifikatsiyalarga duchor bo'ladi. Ba'zi oqsillar bu modifikatsiyalarning barchasini, ko'pincha vaqtga bog'liq kombinatsiyalarda o'tkazadi, bu oqsil tuzilishi va funktsiyasini o'rganishda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan murakkablikni aniq ko'rsatib beradi.

Proteomika odatda bizga genomikaga qaraganda organizm haqida yaxshiroq tushuncha beradi. Birinchidan, genning transkripsiyasi darajasi uning oqsilga ifoda etish darajasini taxminiy baholaydi. Ko'p miqdorda ishlab chiqariladigan mRNK tezda parchalanishi yoki samarasiz tarjima qilinishi mumkin, natijada oz miqdorda oqsil hosil bo'ladi. Ikkinchidan, yuqorida aytib o'tilganidek, ko'plab oqsillar translyatsiyadan keyingi o'zgarishlarni boshdan kechiradilar, bu ularning faoliyatiga chuqur ta'sir qiladi. Masalan, ba'zi oqsillar fosforillanmaguncha faol bo'lmaydi. Uchinchidan, ko'plab transkriptlar muqobil biriktirish yoki tarjimadan keyingi muqobil modifikatsiyalar orqali bir nechta oqsilni keltirib chiqaradi. To'rtinchidan, ko'plab oqsillar boshqa oqsillar yoki RNK molekulalari bilan komplekslar hosil qiladi. Ular faqat boshqa molekulalar ishtirokida ishlaydi. Nihoyat, oqsil tarkibidagi oqsil degradatsiyasi darajasi muhim rol o'ynaydi.

Muayyan oqsilni o'rganish usullaridan biri bu modifikatsiyaga xos bo'lgan antikorni ishlab chiqishdir. Masalan, fosfoga xos bo'lgan antikorlar deb ataladigan tirozin-fosforillanganida faqat ma'lum oqsillarni taniy oladigan antikorlar mavjud. Boshqa modifikatsiyaga xos antikorlar ham mavjud. Bular qiziqish modifikatsiyasiga uchragan oqsillar to'plamini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Protein miqdorini aniqlash uchun ELISA kabi usullardan foydalanish mumkin.

Ko'p oqsillar boshqa oqsillar bilan birgalikda ishlaydi. Proteomikaning bir maqsadi qaysi oqsillarning o'zaro ta'sirini aniqlashdir. Bu, ayniqsa, uyali signalizatsiya kaskadlarining potentsial sheriklarini aniqlashda foydalidir. Protein -oqsil o'zaro ta'sirini tekshirishning bir qancha usullari mavjud. An'anaviy usul-xamirturushli ikkita gibrid tahlil. Yangi usullarga oqsilli mikrarralar, immunoaffinite va xromatografiya, so'ngra mass -spektrometriya, ikki polarizatsiyali interferometriya, mikroskali termoforez va fag ko'rsatish va hisoblash usullari kabi eksperimental usullar kiradi.

Inson genlari va oqsillarini o'rganishdan kelib chiqadigan eng istiqbolli ishlardan biri kasalliklarni davolash uchun potentsial yangi dori vositalarini aniqlashdir. Bu kasallik bilan bog'liq oqsillarni aniqlash uchun genom va proteom ma'lumotlariga tayanadi, keyinchalik kompyuter dasturlari yangi dorilar uchun maqsad sifatida foydalanishi mumkin. Masalan, agar ma'lum bir oqsil kasallikka aloqador bo'lsa, uning 3 o'lchovli tuzilishi oqsil ta'siriga aralashadigan dori-darmonlarni loyihalash uchun ma'lumot beradi. Fermentning faol joyiga mos keladigan, lekin ferment tomonidan ajralib chiqa olmaydigan molekula fermentni inaktiv qiladi. Proteomani, har bir oqsilning tuzilishi va funktsiyasini va oqsil -oqsil o'zaro ta'sirining murakkabligini tushunish kelajakda eng samarali diagnostika usullari va kasalliklarni davolashda hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'ladi. Bundan tashqari, proteomikaning qiziqarli qo'llanilishi kasallikni aniqlash uchun maxsus oqsil biomarkerlaridan foydalaniladi. Bir qator usullar ma'lum bir kasallik paytida ishlab chiqarilgan oqsillarni sinab ko'rishga imkon beradi, bu esa kasallikni tezda aniqlashga yordam beradi.

Proteomika - molekulyar biologiyaning oqsillarni aniqlash va miqdoriy tahliliga bag'ishlangan sohasi (boshqacha qilib aytganda, yuqori samarali protein tadqiqoti). "Proteomika" atamasi 1997 yilda taklif qilingan Hujayradagi barcha oqsillarning yig'indisi proteoma deb ataladi

Proteomikani ma'lum bir hujayra, to'qima yoki organizmda ma'lum bir vaqtda (ya'ni proteoma) ifodalangan oqsillar o'rganadi.

Birinchi proteomik usullar, masalan, Edman oqsillarini sekvensiyasi genomik texnologiyalardan ancha oldin paydo bo'lgan bo'lsada, haqiqatan ham oqsillarni yuqori o'tkazuvchanlik bilan o'rganish faqat genomikdan keyingi davrda, ya'ni turli xil genomlarning nukleotid ketma-ketligi ma'lum bo'lgan taqdirdagina mumkin bo'ldi. Organizmlar proteinlarni o'rganishga an'anaviy yondashuv ularni to'qimalar va hujayralardan ajratib olishni, keyinchalik tozalashni nazarda tutadi, buning natijasida tozalangan oqsilning tuzilishi va funktsiyasini tahlil qilish mumkin bo'ladimass-spektrometriya va ikki o'lchovli elektroforez kabi usullar va texnologiyalarning paydo bo'lishi va rivojlanishi tufayli mumkin bo'ldi.

Biroq, proteomika usullari bu ikki misol bilan cheklanmaydi Hozirgi vaqtda oqsillarni o'rganish uchun quyidagi usullar qo'llaniladi, shu jumladan oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini miqdoriy tahlil qilish va sekvensiyalash usullari hozirgi bosqichda juda kam qo'llaniladi.

Protein tuzilmalari haqida ma'lumot talab qilmaydigan miqdoriy tahlil

Enzimatik faollikka ega oqsillarni miqdoriy tahlili bilvosita ushbu oqsillarning faolligini ] aniqlash orqali amalga oshirilishi mumkin. 20-asrning boshlarida ham bunday tahlilni spektrofotometrik usullar yordamida amalga oshirish mumkin edi. Bunda katalizator miqdori shartli faoliyat birliklarida baholanadi. Alanin aminotransferaza va aspartat aminotransferaza kabi biomarkerlarning qon kontsentratsiyasini tavsiflash uchun an'anaviy faollik birliklari hali ham qo'llaniladi.

1975 yilda monoklonal antikorlarni ishlab chiqarish usuli ishlab chiqildi va ular tezda protein tadqiqotlarida qo'llanilishini topdilar. Misol uchun, agar ma'lum bir antikorning antijeni ma'lum bo'lsa, u holda ushbu antikor yordamida eksperimental namunadagi qiziqish antijenini aniqlash mumkin. Tibbiyotda antikorlar 21-asrda biomarkerlar sifatida keng qo'llaniladi, ularning antijeni noma'lum, ammo ular kasal odamlarda sog'lom odamlarga qaraganda ancha ko'proq antigenni bog'laydi.

Misol uchun, CA-125 glikoproteini tuxumdon saratoni uchun biomarker sifatida 1981 yildan, unga antikorlar olingan paytdan beri ishlatilgan. Keyinchalik, oqsilning o'zi, musin 16 aniqlandi .

Proteinlar ketma-ketligi

Asosiy maqola: Edman usuli

1953 yilda Frederik Sanger insulin gormonining aminokislotalar ketma-ketligini aniqladi. N-terminal qoldiqlarini belgilash va identifikatsiya qilish uchun Sanger 1-ftor-2,4-dinitrobenzoldan foydalanishni taklif qildi. Proteinning N-terminal qoldig'ining ushbu reaktivi bilan bog'langandan so'ng, polipeptid zanjiri xlorid kislota bilan alohida aminokislotalarga gidrolizlanadi va etiketli qoldiq aniqlanadi. Agar oqsil bir nechta polipeptid zanjirlaridan iborat bo'lsa, u holda ikkala N-terminal qoldiqlari belgilanadi, ya'ni oqsildagi alohida polipeptid zanjirlari soni aniqlanadi. Butun oqsil ketma-ketligini ketma-ketlashtirish uchun ko'pincha Edman sekvensiyasi usuli qo'llaniladi

1950-yillarda shved kimyogari Per Edman oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligini aniqlash usulini ixtiro qildi. Edman sekvensiyasining birinchi bosqichi o'rganilgan peptidni fenil izotiosiyanat bilan davolash bo'lib, u feniltiokarbomoil radikalini berish uchun aminokislota bilan o'zaro ta'sir qiladi. Eritmaning o'rtacha kislotalanishi bilan u N-terminal aminokislota bilan birga ushlanib, parchalanadi. Natijada, bu aminokislota uchun o'ziga xos radikal bo'lgan tiazolinon eritma ichiga tushadi.

Ushbu lotin xromatografik tahlil qilinadi, qaysi aminokislota N-terminusda bo'lganligini aniqlaydi va tsikl takrorlanadi. Agar o'rganilayotgan oqsil qattiq tayanchga mahkamlangan bo'lsa, u holda fenil izotiosiyanat bilan har bir davolashdan so'ng uni tiazolinonni N-terminal kislotasi bilan olib tashlash orqali yuvish va yangi tsiklni boshlash mumkin. Edman usuli 30 tagacha aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligini yuqori aniqlik bilan aniqlash imkonini beradi. Usulning yuqori sezuvchanligi, shuningdek, 0,1 nmol dan kam peptidni 99% aniqlik bilan sekanslash imkonini beradi.

Edman usuli bilan tartiblanishi mumkin bo'lgan polipeptid zanjirining uzunligi alohida bosqichlarning samaradorligiga bog'liq bo'lib, bu, o'z navbatida, polipeptidning aminokislotalar tarkibi bilan belgilanadi
Edman ketma-ketligi asosidagi kimyoviy reaksiya mexanizmi

1960-yillarda Edman usulini amalga oshiruvchi avtomatik sekvenser yaratildi. Sangerga 10 yildan ko'proq vaqt sarflagan insulinning asosiy tuzilishini endi protein sekvenserida to'g'ridan-to'g'ri sekvensiyalash orqali bir necha kun ichida olish mumkin.

Edman usuli hozirda genomik ketma-ketligi noma'lum bo'lgan organizmlarni o'rganishda kamdan-kam qo'llaniladi. Proteinlarning an'anaviy ketma-ketligi, shuningdek, ularning ko'pgina xususiyatlarini (masalan, translatsiyadan keyingi modifikatsiyalar) faqat gen ketma-ketligidan tanib bo'lmaydigan hollarda ham qo'llaniladi .

Ko'pgina oqsillarni ketma-ketlikdan oldin maxsus tarzda tayyorlash kerak. Birinchidan, oqsildagi disulfid aloqalari, agar mavjud bo'lsa, oksidlanish yoki ditiotreitol bilan oksidlanish yo'li bilan yo'q qilinadi. Bundan tashqari, oqsil zanjiri proteazlar tomonidan bo'laklarga bo'linadi, chunki uzun oqsillarning ketma-ketligi past aniqlikka ega. Odatda, tripsin gidroliz uchun ishlatiladi, u faqat karbonil guruhi lizin yoki arginin qoldig'iga tegishli bo'lgan peptid aloqalariga ta'sir qiladi.

Shuning uchun, agar to'liq gidrolizdan so'ng, oqsildagi lizin va arginin qoldiqlari soni aniqlansa, tripsin bilan ishlov berishdan keyin oqsil qancha parchalanishini taxmin qilish mumkin. Olingan bo'laklar elektroforez yoki xromatografiya bilan qo'shimcha ravishda tozalanadi va Edmanga muvofiq ketma-ketlashtiriladi. Protein bo'lagini parcha bo'yicha qayta tartiblash uchun u tripsin tomonidan tan olingan qoldiqlardan boshqa qoldiqlarni taniydigan ferment bilan bo'laklarga bo'linadi. Olingan ikkita fragmentlar to'plamining bir-biriga mos kelishiga asoslanib, oqsilning to'liq aminokislotalar ketma-ketligi tiklanadi .

Disulfid bog'larining o'rnini aniqlash uchun oqsil yana tripsin bilan parchalanadi, lekin avval disulfid bog'larini buzmasdan. Olingan bo'laklar elektroforez bilan ajratiladi va birinchi tripsin hazm qilish natijasida olingan bo'laklar to'plami bilan taqqoslanadi. Agar ikkita fragment o'rtasida disulfid bog'lanish mavjud bo'lsa, unda birinchi bo'laklar to'plami ajratilganda ular jelda ikkita tasmaga o'xshab qoladi va ikkinchisining elektroforezida ular bitta tasma hosil qiladi .

Asosiy fikrlar

• 
  Proteom - bu oqsillarning to'liq to'ldiruvchisi, shu jumladan organizm yoki tizim tomonidan ishlab chiqarilgan ma'lum oqsillar to'plamiga kiritilgan o'zgartirishlar.
  
• 
  Proteom hujayra yoki organizm duch keladigan vaqt va aniq talablar yoki stresslarga qarab o'zgaradi.
  
• 
  Proteomika odatda bizga genomikaga qaraganda organizm haqida yaxshiroq tushuncha beradi.
  

Asosiy shartlar

• 
  proteomika: Molekulyar biologiya, organizm genomida ifoda etilgan oqsillar to'plamini o'rganuvchi bo'limi.
  
• 
  genomika: Organizmning to'liq genomini o'rganish.
  
• 
  mass -spektrometriya: Molekula yoki atom ionlashtirilganda, bug'langanda va vakuumga kiritilganda hosil bo'lgan ionlarning massa/zaryad nisbatlarini o'lchaydigan analitik usul. Mass spektrometriya molekulalarni bo'laklarga bo'lishni ham o'z ichiga olishi mumkin, bu uning tuzilishini aniqlashga imkon beradi.