Proteomika Ksztette Ratuszni Rbert Attila Budapesti Mszaki s

Proteomika Készítette: Ratuszni Róbert Attila Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 2011

Fogalmak: • Proteom: A sejtben adott időpontban a genom által expresszált fehérjék összessége. • Proteomika: A szervezet teljes fehérjeállományának mennyiségi és minőségi analízise, a különböző fajokból, fajtákból származó proteomok összehasonlítása; a proteom összetételének vizsgálata különböző körülmények között, új, a fenti problémák megoldását elősegítő eljárások és azok kutatása. (Talajvizsgálat esetében, az adott talajmintában található összes fehérje vizsgálatát értjük alatta. )

A proteomika céljai: • Az igen kis mennyiségben, illetve koncentrációban jelen lévő fehérjék kimutatása, azonosítása, szerkezetük meghatározása. • A fehérjékkel kapcsolatos taxonómiai, szerkezeti vagy funkcionális jellegű ismeretek rendszerezése. • A proteom (teljes fehérjeállomány) tanulmányozása.

A proteomikai kutatások menete: (ismert gazdaszervezet esetén)

A fehérjekomponensek izolálása (1): • A sejtekben jelen levő fehérjék jelentős része a citoszolban oldott állapotban található, de nem elhanyagolható a sejtorganellumokban, membránban rögzített protein mennyisége sem. • Ahhoz, hogy tiszta, szerkezet- és funkcióvizsgálatokra alkalmas fehérjéhez jussunk, először a sejtek struktúráltságát kell megszüntetni. • Struktúláltság megszüntetése: különféle detergensekkel, a hőmérséklet drasztikus emelése vagy csökkentése egyaránt alkalmas sejtlizátumok előállítására.

A fehérjekomponensek izolálása (2): • Probléma lehet, hogy a lízis következményeként az addig „ellenőrzés alatt álló” enzimek (proteázok, foszfatázok stb. ) aktivitása kontroll nélkülivé válik, és elindul a fehérjék degradációja. Például a lizoszómákba zárt enzimek térbeli elkülönülése a membránstruktúra felbomlásával megszűnik. A fehérjék enzimkatalizálta hidrolízise, részleges lebomlása azt is jelentheti, hogy olyan vegyületek is megjelennek a lizátumban, amelyek az élő sejtben nem fordulnak elő.

Lehetséges vizsgálati módszerek: • Elektroforézis + fehérje-tömegspektrometria (2 D-GE + MALDI-TOF MS) • Röntgenkrisztallográfia MALDI MS

2 D-gélelektroforézis (1): • Izoelektomos fókuszálás: a fehérjék addig vándorolnak egy p. H grádiensben, amíg elérik izoelektromos pontjukat, ahol töltésük nulla, így az elektromos tér nem hat rájuk. (A fehérjék amfoterek, emiatt a töltésük változik a környezetük p. H-jától függően. ) • Ezután az izoelektromos fókuszálással elválasztott fehérjék molekulatömegük szerint kerülnek a második lépésben ismét elválasztásra.

2 D-gélelektroforézis (2):

Tömegspektormetria (1): • A tömeg spektrográfiában a molekulát ionizálják, és megállapítják a mozgás sebességét egy elektromos térben. A töltés és a mozgás hányadosa jellemző a molekulára. • A tisztított fehérjét proteázzal peptidekre bontják, ezek MS vizsgálata jellegzetes profilt eredményez. A profil alapján adatbázisból kikereshető a peptid aminosav sorrendje. • A tömegspektrográffal a fehérje mennyiségéről is nyerhető adat.

Tömegspektormetria (2):

A vizsgálat menete:

Röntgenkrisztallográfia: • A röntgendiffrakció rendezett, kristályos felépítésű anyagok szerkezetének felderítésére alkalmas módszer. • Azon alapszik, hogy az atomok mérete és a röntgensugár hullámhossza lényegében megegyezik.

Talajvizsgálati vonatkozások: • A talajból nyert fehérjék elemzésével képet kaphatunk a talajlakó élőlények mennyiségéről, illetve a diverzitásról is. • A kapott eredmények alapján segíthetjük a biológiai, természetvédelmi kutatásokat, illetve további vizsgálatok szükségességét is kimutathatjuk.

Mikrobiológiai vonatkozások: • Ha különböző táptalajon tenyésztünk azonos mikroorganizmust, akkor a táptalajokból nyert fehérjék összehasonlításával megvizsgálhatjuk az egyes komponensek hatását az adott tesztorganizmusra, hiszen a különböző táptalajokból különböző mennyiségű, esetleg minőségű fehérjéket fogunk kimutatni. • Az expressziós profilok elemzésével következtethetünk például gyógyszervegyületek, vagy környezetszennyező anyagok hatására.

Források: • • • Hudecz Ferenc - Proteomika, az új kihívás (http: //www. lam. hu/folyoiratok/lam/0303/5. htm) Szegedi Tudományegyetem Genetikai Tanszék - Genomika (előadás) (http: //genetika. bio. u-szeged. hu/Gen 2_09/ppt/GENOMIKA. ppt) Aladics Ágnes - 2 D gélelektroforézis és a tömegspektrometria (előadás) (http: //www. biolbsc 3. gportal. hu/portal/biolbsc 3/upload/602561_1292173083_06252. p pt) Dr. Boross Péter - Kétdimenziós gélelektroforézis és nagy-áteresztőképességű mintaelőkészítő rendszer alkalmazása a proteomikában (előadás) (http: //fuel 1. biochem. dote. hu/technology_course/Bio. Inkub/2 DLab_Boross. P_071029. p df) Matus Marietta - Röntgenkrisztallográfia, röntgendiffrakció (előadás) (http: //www. nyf. hu/others/docs/kornyezettudomanyi/UIB%202004 osz/UIB%20 EA/112 2/R%F 6 ntgenkrisztallogr%E 1 fia. ppt) Képek: • http: //www. matud. iif. hu/2009/09 jul/08. htm • http: //pirosmedicina. drtihanyi. hu/cikk/a-daganatos-betegek-terapiajanak-rovidtortenete/ • http: //upload. wikimedia. org/wikipedia/commons/5/5 b/Protein_pattern_analyzer. jpg • http: //mikron. blog. hu/2011/01/04/mit_fedezunk_fel_2011_ben • http: //mmbr. asm. org/content/vol 73/issue 1/images/large/zmr 0010922060001. jpeg

Köszönöm a figyelmet!