Nowa era badań proteomicznych
Białka stanowią podstawowe jednostki funkcjonalne komórek, przez co mają kluczowe znaczenie dla poznawania procesów komórkowych zarówno w zdrowym, jak i chorym organizmie. Badaniem i charakteryzowaniem dużych grup białek zajmuje się dziedzina nauki zwana proteomiką. Metody proteomiczne pierwszej generacji pozwalały jednak uzyskać tylko ograniczone informacje ilościowe, bez informacji o lokalizacji białek. Finansowany ze środków UE projekt 'Proteomics specification in time and space' (PROSPECTS) połączył czołowe zespoły badawcze z małymi I średnimi przedsiębiorstwami (MŚP), dążąc do osiągnięcia wspólnego celu. Głównym założeniem konsorcjum PROSPECTS było udoskonalenie istniejącej technologii, aby umożliwić analizowanie białek w czasie I przestrzeni. Partnerzy projektu opracowali zaawansowane oprzyrządowanie I wykorzystali technologie pomocnicze, w tym spektrometrię masową, mikroskopię krioelektronową I obrazowanie komórek, aby uwzględnić w analizach wymiary czasowe I przestrzenne. Połączenie spektrometrii masowej z chromatografią cieczy pod ultrawysokim ciśnieniem pozwoliło znacznie ulepszyć wykrywalność próbek białek poprzez zwiększenie czułości I szybkości analizy pojedynczych ujęć. Ponadto zastosowanie metod wiązek optycznych I jonowych umożliwiło badaczom krojenie zamrożonych komórek wyhodowanych na szkiełkach mikroskopowych w celu badania ich proteomów. Błyskawiczne mrożenie próbek biologicznych pozwoliło utrzymywać białka w całości I ułatwiło analizę makrocząsteczkowych kompleksów białkowych, na przykład proteasomów. Ważną częścią prac projektu PROSPECTS było opracowanie matematycznych modeli obliczeniowych umożliwiających przewidywanie interakcji funkcji komórkowych z białkami. Mogą one ułatwić ustalanie zaburzeń białek związanych z procesami chorobotwórczymi. Podczas analizy proteomu równie istotne jest pozyskiwanie informacji na temat wewnątrzkomórkowej lokalizacji białek. W tym celu projekt PROSPECTS posłużył się techniką spektrometrii masowej wykorzystującą aminokwasy znakowane stabilnymi izotopami. Naukowcom udało się w ten sposób określić rozmieszczenie białek w błonie komórkowej, cytoplazmie I jądrze. Analiza czasu połowicznego rozpadu I tempa wymiany ponad 5000 białek pozwoliła poszerzyć metodę o wymiar czasowy. Wzajemnie uzupełniające się metodologie projektu PROSPECTS można zastosować do oceny wpływu, jaki wywierają na proteom nieprawidłowo pofałdowane białka, kojarzone między innymi ze schorzeniami neurodegeneratywnymi. Zdefiniowane procedury doświadczalne I specjalne oprzyrządowanie niezwłocznie udostępniono do użytku komercyjnego, stwarzając społeczności biologicznej I biomedycznej możliwość wykonywania analiz proteomicznych o bezprecedensowej szczegółowości.
