Tirik hujayralarda sodir bo'ladigan jarayonlarga xos noyob kimyoviy barmoq izlarini tizimli o'rganish

• 
  Metabolomika bu "tirik hujayralarda sodir bo'ladigan jarayonlarga xos noyob kimyoviy barmoq izlarini tizimli o'rganish" - aniqrog'i, ularning past molekulyar og'irlikdagi metabolik profillarini o'rganish.[1] Metabolom - bu hujayra, to'qima, organ yoki organizmdagi metabolizmning yakuniy mahsuloti bo'lgan barcha metabolitlarning to'plamidir [2]. mRNK genini ifodalash ma'lumotlari va proteomik tahlil ma'lumotlari hujayrada sodir bo'lishi mumkin bo'lgan hamma narsani to'liq ochib bermasa-da, metabolik profillar hujayradagi fiziologik jarayonlarning suratini berishi mumkin. Tizim biologiyasi va funksional genomikaning vazifalaridan biri tirik organizmlar haqida yanada yaxlit ko'rinishga ega bo'lish uchun proteomika, transkriptomika va metabolik ma'lumotlarni birlashtirishdir.
  
• 
  
• 
  Proteomika - molekulyar biologiyaning oqsillarni aniqlash va miqdorini aniqlashga bag'ishlangan sohasi (boshqacha aytganda, yuqori o'tkazuvchanlikdagi protein tadqiqoti). "Proteomika" atamasi 1997 yilda taklif qilingan [1]. Hujayradagi barcha oqsillarning yig'indisi proteoma deb ataladi [2].Proteomikaning o'rganish ob'ekti ma'lum bir hujayra, to'qima yoki organizmda ma'lum bir vaqtning o'zida (ya'ni proteoma) ifodalangan oqsillardir. Proteomikaning birinchi usullari, masalan, Edman oqsillarini sekvensiyasi genomik texnologiyalardan ancha oldin paydo bo'lgan bo'lsa-da, oqsillarni haqiqatan ham yuqori o'tkazuvchanlik bilan o'rganish faqat genomikdan keyingi davrda, ya'ni genomlarning ma'lum nukleotid ketma-ketligi mavjudligida mumkin bo'ldi. turli organizmlar.
  

Metabolom ham biologik namunada, ham bitta organizmda topilishi mumkin bo'lgan kichik molekulyar og'irlikdagi metabolitlarning to'liq to'plamidir (masalan, metabolik oraliq mahsulotlar, gormonlar va boshqa signalizatsiya molekulalari va ikkilamchi metabolitlar).[14][15] Bu atama transkriptomika va proteomikaga o'xshashlik asosida tuzilgan. Transkriptom va proteoma singari, metabolom ham doimo o'zgarib turadi. Metabolomni nisbatan oson aniqlash mumkin bo'lsa-da, hozirgi vaqtda bitta analitik usul yordamida metabolitlarning keng doirasini aniqlash mumkin emas. 2007 yil yanvar oyida Alberta universiteti va Kalgari universiteti olimlari inson metabolomasining birinchi versiyasini yakunladilar. Ular inson organizmida uchraydigan 2500 ga yaqin metabolitlar, 1200 ta dori vositalari va 3500 ta oziq-ovqat komponentlarini kataloglashtirgan.[11] Inson metabolomlari ma'lumotlar bazasidan (www.hmdb.ca) mavjud bo'lgan va mavjud ilmiy adabiyotlar tahliliga asoslangan bu ma'lumot to'liq emas.[16] Boshqa organizmlarning metabolomlari haqida ko'proq narsa ma'lum. Masalan, 50 000 dan ortiq o'simlik metabolitlari tavsiflangan va ko'p minglar bitta o'simliklarda aniqlangan va tavsiflangan.

Proteinlarni o'rganishga an'anaviy yondashuv ularni to'qimalar va hujayralardan ajratib olishni, so'ngra tozalashni o'z ichiga oladi, buning natijasida tozalangan oqsilning tuzilishi va funktsiyalarini tahlil qilish mumkin bo'ladi. Proteomika boshqa yondashuvni qo'llaydi: hujayradagi protein tarkibini bir bosqichda ko'rish va tahlil qilish mumkin. Bu mass-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 [2]. Quyida oqsillarni o'rganish uchun hozirda qo'llaniladigan usullar, shu jumladan, hozirgi bosqichda kamdan-kam qo'llaniladigan oqsil aminokislotalari ketma-ketligini miqdoriy tahlil qilish va ketma-ketlashtirish usullari keltirilgan.

Protein tuzilmalari haqida ma'lumot talab qilmaydigan miqdoriy tahlil
Enzimatik faollikka ega oqsillarni miqdoriy tahlili bilvosita ushbu oqsillarning faolligini[en] aniqlash orqali amalga oshirilishi mumkin. 20-asrning boshlarida ham bunday tahlilni spektrofotometrik usullar yordamida amalga oshirish mumkin edi. Katalizator miqdori shartli faoliyat birliklarida baholanadi. Alanin aminotransferaza va aspartat aminotransferaza kabi biomarkerlarning qon kontsentratsiyasini tavsiflash uchun shartli faoliyat birliklari hali ham qo'llaniladi. 1975 yilda monoklonal antikorlarni ishlab chiqarish usuli ishlab chiqildi va ular tezda protein tadqiqotida foydalanishni topdilar. Misol uchun, agar berilgan antikorning antigeni ma'lum bo'lsa, u holda bu antikor yordamida eksperimental namunada o'rganilayotgan antigenni aniqlash mumkin. Tibbiyotda antikorlar 21-asrda biomarkerlar sifatida keng qo'llaniladi, ularning antijeni noma'lum, ammo ular kasal odamlarda sog'lom odamlarga qaraganda ko'proq antigenni bog'laydi. Masalan, CA-125 glikoprotein tuxumdon saratoni uchun biomarker sifatida 1981 yildan, unga antikorlar olingandan beri foydalanilgan. Keyinchalik, oqsilning o'zi, musin aniqlandi.

Proteinlar ketma-ketligi

Asosiy maqola: Edman usuli
1953 yilda Frederik Sanger insulin gormonining aminokislotalar ketma-ketligini aniqladi. Sanger N-terminal qoldiqlarini etiketlash va identifikatsiyalash uchun 1-ftor-2,4-dinitrobenzol[en] dan foydalanishni taklif qildi. Proteinning N-terminal qoldig'ini ushbu reaktiv bilan bog'lagandan so'ng, polipeptid zanjiri aminokislotalarni ajratish uchun xlorid kislota bilan 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 Edman sekvensiyasi usuli ko'proq qo'llaniladi [6].

1950-yillarda shved kimyogari Per Edman oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligini aniqlash usulini ixtiro qildi (ketma-ketlik). Edman sekvensiyasining birinchi bosqichi o'rganilgan peptidni fenil izotiosiyanat bilan davolash bo'lib, u aminokislotalar bilan o'zaro ta'sir qiladi va feniltiokarbomoil radikalini beradi. Eritmaning o'rtacha kislotalanishi bilan u N-terminal aminokislotasini ushlab, parchalanadi. Natijada, bu aminokislota uchun o'ziga xos radikal bo'lgan tiazolinon eritma ichiga kiradi. 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 yuvish, N-terminal tiazolinonni olib tashlash va yangi tsiklni boshlash mumkin. Edman usuli yuqori aniqlik bilan 30 tagacha aminokislota qoldiqlarining ketma-ketligini 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, u o'z navbatida polipeptidning aminokislotalar tarkibi bilan belgilanadi.