Prótínmengi

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 eða Golgikerfisins, eða um kínasammengið eða metallópróteasammengið, svo dæmi séu tekin.

Saga.

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 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. Grunninn að þeirri tækni lagði Koichi Tanaka árið 1987 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.

Prótínmengjagreining.

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“ 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) , massagreiningu með yfirborðs-örvaðri laserjónun og -ásogi (SELDI) eða prótínflögur.

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