prof. dr hab. Jerzy Silberring

Pojęcie proteomiki, czyli analizy proteomu, zostało wprowadzone w połowie lat 90-tych i oznacza zakrojoną na szeroką skalę globalną analizę białek danej komórki lub organizmu. Termin proteom pochodzi od angielskiego określenia PROTein complement of the genOME (komponent białkowy kodowany przez genom - czyli kompletny materiał genetyczny organizmu). Sposób analizy proteomu różni się znacząco od klasycznych technik biochemicznych, za pomocą których staramy się identyfikować pojedyncze białka i szczegółowo opisywać ich właściwości oraz funkcję. Proteomika natomiast łączy szereg technik służących do równoczesnej analizy setek lub tysięcy białek zawartych w komórkach. Podejście takie zapewnia znacznie szybsze uzyskiwanie wyników, ale otrzymane w ten sposób dane są na ogół mniej szczegółowe niż te pochodzące z klasycznej analizy pojedynczych białek. Warto zaznaczyć, że identyfikacja proteomu nie polega wyłącznie na wygenerowaniu listy białek znajdujących się w określonym narządzie czy tkance. Istotą proteomiki jest nie tylko stworzenie listy białek, ale przede wszystkim poszukiwanie różnic w profilach białkowych, którymi różnią się osobnicy zdrowi i chorzy. Różnice te mogą być zarówno przyczyną schorzeń jak i konsekwencją choroby. Dodatkowym problemem jest tu obserwacja, że skład białkowy komórki zmienia się w czasie, a nawet w określonych obszarach przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Przykładowo, w neuronach neuropeptydy transportowane są z ciała komórki do zakończeń aksonalnych i dopiero stamtąd uwalniane pod wpływem bodźców elektrycznych lub chemicznych, tak więc przestrzenne usytuowanie danego białka może decydować o jego interakcjach z innymi białkami, co z kolei może wpływać na jego funkcję.

Proteomika w badaniach układu nerwowego znajduje się jeszcze w powijakach, daleko w tyle za np. proteomiką chorób nowotworowych, schorzeń układu moczowego, czy infekcji bakteryjnych i wirusowych. Bazy danych, o których mowa była już wcześniej, nie zawierają nawet odrębnych informacji o białkach specyficznych dla komórek nerwowych. Takie zbiory są obecnie tworzone w ramach współpracy laboratoriów europejskich, m.in. w ramach projektu HUPO (Human Brain Proteome). Czy można w ogóle mówić o białkach charakterystycznych wyłącznie dla mózgu i tylko tam występujących? Jest to nieco ryzykowne stwierdzenie, ponieważ badania naukowe dostarczają coraz więcej danych, że zarówno układ nerwowy jak i endokrynny i immunologiczny produkują szereg identycznych molekuł należących do grupy neuropeptydów, amin biogennych lub aminokwasów, które w komórkach nerwowych pełnią funkcję neuroprzekaźników. Przykładowo, katecholaminy – neuroprzekaźniki występujące w wielu neuronach, syntetyzowane są też przez limfocyty krwi obwodowej.

Jednym z najnowszych odkryć jest informacja o występowaniu neuroglobiny - białka potrafiącego transportować tlen podobnie jak to czyni hemoglobina. Neuroglobina występuje wyłącznie w mózgu, ale jej sekwencja aminokwasowa jest jedynie w 16% zgodna z sekwencją hemoglobiny. Co ciekawe, hemoglobina występuje w postaci tetrameru (składa się z czterech podjednostek), co zapewnia większą efektywność jej działania. Neuroglobina natomiast nie zawiera podjednostek, a jej funkcją jest prawdopodobnie zapobieganie udarowi mózgu, czyli silnemu niedotlenieniu i związanemu z tym obumieraniem tkanki nerwowej. Przypomnijmy w tym miejscu, że mózg zużywa około 20% tlenu pobieranego przez nasz organizm a waży tylko około 1.3 kg.

Bardzo obiecującą perspektywą zastosowania tej nowej strategii jest proteomika kliniczna, uzupełniająca diagnostykę pacjenta i wspomagająca jego leczenie poprzez dobór najlepszych metod terapeutycznych. Istnieją pewne szanse, że zastosowanie w niedalekiej już przyszłości zintegrowanych mikrosystemów analitycznych, pozwoli na szybką analizę profilu białkowego, uzupełnioną o równie łatwą identyfikację nieprawidłowości genetycznych.