פרוטאומיקה

פרוטאומיקה הוא תחום החוקר חלבונים בהיקף נרחב (large-scale) ובמיוחד מבנה ותפקוד של חלבונים. תחום זה הוא תחום בין-תחומי מתפתח החוקר את הרכב החלבונים בתא, מבנה ותבניות תפקוד של חלבונים.

חלבונים הם מרכיב חיוני באורגניזמים חיים והם האחראיים המרכזיים לתהליכים מטבוליים בתא. המונח פרוטאומיקה  נטבע לראשונה ב-1997, באנלוגיה למונח גנומיקה החוקרת את הגנים. המונח פרוטאום  שנטבע לראשונה ב-1994 על ידי הגנטיקאי האוסטרלי מארק וילקינס , כצימוד של שני המונחים protein והמונח מיוונית עתיקה-ome שפירושו מכלול, המתאר את מכלול החלבונים בתא, במערכת או באורגניזם ואת השינויים החלים בחלבונים אלו.. הפרוטאום עשוי להשתנות עם הזמן, בעקבות התנאים שבהם שרוי התא ובעקבות גירויים שונים. הוא ייסד את המעבדה הייעודית הראשונה לפרוטאומיקה בשנת 1995.

 התפתחות מדע הפרוטאומיקה 
פרוטאומיקה היא שטח מחקר שהתפתח אחר מדע הגנומיקה וטכנולוגיות הטרנסקריפטומיקה  במסגרת חקר המערכות הביולוגיות. הפרוטאומיקה מורכבת יותר מהגנומיקה, שכן הגנום של כל אורגניזם יחסית קבוע, ואילו הפרוטאום משתנה מתא לתא ומעת לעת כתוצאה מגירויים שונים..המחקרים הראשונים של חלבונים שניתן להתייחס אליהם כאל פרוטאומיקה החלו ב-1974, לאחר הצגת הג'ל הדו-ממדי ומיפוי החלבונים שהופקו מהחיידק Escherichia coli.

בעבר מקובל היה לזהות תופעות ביולוגיות באמצעות ניתוח mRNA, אולם התברר כי אין מתאם בין ה-mRNA להרכב החלבוני של התא בגלל מספר סיבות: ה-mRNA לא תמיד מתורגם לחלבון, וכן כמות ה-mRNA המתורגם לחלבון תלוי בגן ובמצב הפיזיולוגי של התא. מדע הפרוטאומיקה מאפשרת לאשר את ההימצאות של חלבון בתא ומאפשרת לאמוד את כמות החלבון בו.

 שינויים לאחר תרגום 
חלבונים רבים עוברים עיבודים שונים אחרי התרגום. רבים מהם בעלי חשיבות לאופן התפקוד של החלבון. דוגמאות בולטות למודיפיקציות של חלבונים בתא הן: זרחון, אוביקוויטיזציה, מתילציה, אצטילציה, גליקוזילציה וחמצון.

 זרחון 
שינוי אחד כזה הוא זרחון, שקורה לאנזימים ולחלבונים מבניים רבים בתהליך איתות התא . הוספה של פוספט לחומצות אמינו מסוימות, לרוב סרין ותריונין המתווכות על ידי האנזימים סרין-תרונין קינאזות, או לעיתים רחוקות יותר טירוזין המתווך על ידי האנזים טירוזין קינאזות, גורמת לחלבון להפוך למטרה לקישור או אינטראקציה עם קבוצה ברורה של חלבונים אחרים. מכיוון שזרחון חלבון הוא אחד משינויי החלבון הנחקרים ביותר, מחקרים רבים בשטח פרוטאומיקה מכוונים לקביעת קבוצת החלבונים המזרחנים בתא מסוים או בסוג רקמה מסוים בתנאים מסוימים המצביע על מסלולי האיתות שעשויים להיות פעילים באותו מקרה.

 אוביקויטיזציה 
Ubiquitin הוא חלבון בעל מולקולה קטנה שעשויה להיצמד לחלבונים על ידי אנזימים הנקראים אוביקויטין ליגזה . איתור החלבונים שעוברים תהליך של פוליאוביקויטיזציה, דהיינו יצירת שרשראות של אוביקויטין, מאפשר להבין כיצד מתחוללים מסלולי יצירת החלבון

 שינויים נוספים 
בנוסף לזרחון ו-ubiquitination, חלבונים עשויים להיות נתונים למתילציה, אצטילציה, גליקוזילציה, חמצון וניטורוסילציה שהיא תהליך של קשירת קבוצת NO לשארית חומצת האמינו ציסטאין שבחלבון ועל ידי כך לשנות את הפעילות של מגוון רחב של חלבונים. חלק מהחלבונים עוברים את כל השינויים הללו בשילובים תלויי זמן. עובדה זו היא הסיבה למורכבות של חקר המבנה והתפקוד של החלבון..

ראו גם
SILAC – שיטה לניתוח חלבונים

 קישורים חיצוניים 
Encyclopedia of Biological Chemistry (Second Edition), 2013  (באנגלית)

 הערות שוליים 

קטגוריה:ביואינפורמטיקה