פרוטאום

פרוטאום (באנגלית: Proteome) מקור השם: יוונית עתיקה – proteis – "ראשוני", מן ההבנה שחלבונים הם אבני בנין ראשוניים לאורגניזם,ו-ome –"מכלול" או קבוצה של דברים. זהו מונח המתאר את כלל החלבונים המתבטאים בגנום, בתא, ברקמה או באורגניזם השלם. הגדרה אחרת של המונח היא כלל החלבונים המתבטאים בנקודת זמן נתונה תחת תנאים מסוימים. השם הוא למעשה שילוב של המילים "פרוטאין" (חלבון) ו"גנום".

המונח מתייחס לכמה סוגים שונים של מערכות ביולוגיות:
 פרוטאום תאי הוא כלל החלבונים שמקודדים בסוג מסוים של תא במכלול מסוים של תנאים סביבתיים, כמו למשל חשיפה לגירוי הורמונלי..
 פרוטאום שלם של אורגניזם הוא המכלול השלם של החלבונים  של כלל הפרוטאומים התאיים השונים. זו המקבילה של החלבונים לגנום.

ביצורים איקריוטיים הפרוטאום עשוי להיות נרחב יותר בהשוואה לגנום, כיוון שביצורים אלה יש שחבור חלופי של גנים ותהליכים נוספים המגדילים את מספר החלבונים האפשריים. 

לפרוטאום יש שתי רמות ארגון נוספות לעומת הגנום, כיוון שהגנום מוגדר על ידי סדר הנוקלאוטידים שלו, ואילו הפרוטאום מוגדר על ידי גורמים נוספים. הכרת הפרוטאום דורשת הכרה של מבנה החלבונים בפרוטאום ושל האינטראקציה התפקודית בין החלבונים.
ממוזער|ג'ל אלקטרופורזה SDS-PAGE, צביעת חלבונים בקומסי בלו
חקר החלבונים המכונה פרוטאומיקה, מתבצע  בעיקר על ידי הפרדת חלבונים בשיטה של ג'ל אלקטרופורזה דו־ממדי. בממד האחד מתקיים מיקוד איזואלקטרי, על פי גודל המטענים. בממד השני חלבונים מופרדים על פי משקל מולקולרי בשיטת SDS-PAGE. הג'ל נצבע בצבע קומסי כחול או בכסף כדי שיהיה ניתן לצפות בחלבונים, שמופיעים כנקודות במיקומים שאליהם נדדו. ספקטרומטר המסה עודד את הפרוטאומיקה. בשיטת  קוטעים את החלבון לפפטידים קצרים, בודקים את המסות שלהם, מזינים אותן במאגר הנתונים ומשווים למסות ידועות, לקביעת זהות החלבון.

 מורכבות חקר הפרוטאומיקה 
לאחר גנומיקה וטרנסקריפטומיקה, פרוטאומיקה היא השלב הבא בחקר מערכות ביולוגיות. חקר הפרוטאומיקה הוא יותר מסובך מגנומיקה מכיוון שהגנום של האורגניזם הוא פחות או יותר קבוע, בעוד שהפרוטאומים שונים מתא לתא ומזמן לזמן. גנים שונים מתבטאים בסוגי תאים שונים, עובדה המחייבת לזהות את קבוצת החלבונים הבסיסית המיוצרים בתא.

בעבר תופעה זו הוערכה על ידי ניתוח RNA, אולם נמצא שאינו עומד בהתאמה עם תכולת החלבון. כיום ידוע ש-mRNA לא תמיד מתורגם לחלבון, ושכמות החלבון המיוצרת עבור כמות נתונה של mRNA תלויה בגן ממנו הוא מתעתק ובמצב הפיזיולוגי של התא. פרוטאומיקה מאשרת את נוכחות החלבון ומספקת מדד ישיר לכמותו.

 שינויים לאחר הטרנסקריפציה (תרגום) 
חלבונים רבים נתונים למגוון רחב של שינויים כימיים לאחר התרגום. השינויים שלאחר התרגום הנפוצים והנחקרים ביותר כוללים זירחון וגליקוזילציה. רבים מהשינויים שלאחר התרגום הללו הם קריטיים לתפקוד החלבון.

 זרחון 
שינוי אחד כזה הוא הזרחון, שקורה לאנזימים ולחלבונים מבניים רבים בתהליך התקשורת התאית. הוספה של פוספט לחומצות-אמינו מסוימות - לרוב סרין ותריונין המתווכות על ידי סרין-תריונין קינאזות, או לעיתים רחוקות יותר טירוזין המתווך על ידי טירוזין קינאזות - גורמת לחלבון להפוך למטרה לקישור או אינטראקציה עם קבוצה ברורה של חלבונים אחרים המזהים את אתר הפוספורילציה. מכיוון שזירחון חלבון הוא אחד משינויי החלבון הנחקרים ביותר, מאמצים "פרוטאומיים" רבים מכוונים לקביעת קבוצת החלבונים המזרחנים בתא מסוים או בסוג רקמה מסוים בנסיבות מסוימות, על מנת להתריע על מסלולי האיתות שעשויים להיות פעילים באותו מקרה.

 אוביקויטינציה 
אוביקיטינציה היא תהליך של שינוי החלבון לאחר שעתוק על ידי התקשרותו לפפטיד הקרוי אוביקויטין. Ubiquitin  הוא חלבון קטן שעשוי להיות מוצמד למצעי חלבון מסוימים על ידי אנזימים הנקראים E3 ubiquitin ligases . קביעה אילו חלבונים הם poly-ubiquitinated עוזר להבין כיצד מסלולי חלבון מווסתים. זהו, אם כן, מחקר "פרוטאומי" לגיטימי נוסף. באופן דומה, ברגע שחוקר קובע אילו מצעים נמצאים בכל ליגאז, קביעת קבוצת הליגאזות המתבטאת בסוג תא מסוים עוזרת.

ראו גם
 פרוטוסטאזיס

 הערות שוליים 

קטגוריה:ביוכימיה