La proteomica è ancora un campo di ricerca relativamente giovane, che la totalità di tutte le proteine (proteoma) dai un'occhiata più da vicino e prova a scoprire quali sono le proteine nelle cellule, quali funzioni hanno e come lavorano insieme. Il nostro intero corpo è composto da migliaia di proteine diverse. Inoltre gli enzimi, anch'essi costituiti da proteine, regolano importanti processi metabolici.
Con l'aiuto della proteomica possiamo creare una sorta di enorme libreria in cui le proteine vengono classificate e classificate. Questo ci dà una migliore comprensione delle connessioni nel nostro corpo e possiamo capire quali processi vengono interrotti nelle malattie o come i farmaci influenzano il corpo. In questo articolo ti mostreremo in modo comprensibile cos'è la proteomica, cosa ha a che fare con l'epigenetica e come possiamo utilizzare questa tecnologia.
Cos'è la proteomica?
Per dirla in modo abbastanza sobrio, La proteomica è lo studio e l'analisi completi del proteoma, ovvero l'insieme di tutte le proteine che formano una parte specifica di una cellula, un tessuto, un organismo o un tempo specifico del sistema biologico da esprimere. Si occupa dell'identificazione, quantificazione, struttura, funzione e interazioni delle proteine, nonché dei loro cambiamenti in diverse condizioni.
Attraverso l'uso di tecnologie avanzate come la spettrometria di massa e strumenti bioinformatici, la proteomica mira a acquisire una comprensione dettagliata del ruolo delle proteine nei processi biologici e nelle malattie e contribuisce quindi in modo significativo allo sviluppo di nuovi metodi diagnostici, terapie e alla comprensione dei meccanismi delle malattie.
Il proteoma come guardaroba della tua vita
Proteomica – potrebbe essere più comprensibile?
Certo, il complesso background della proteomica non è facile da spiegare. Nel nostro articolo sull' epigenetica li abbiamo confrontati con i controlli del volume . Per la proteomica possiamo usare un'altra analogia: un armadio.
Immagina che il tuo guardaroba sia pieno fino all'orlo di diversi capi di abbigliamento, ognuno dei quali svolge una funzione specifica. Ogni capo di abbigliamento rappresenta una proteina nel tuo corpo e il Totalità di tutte le proteine (o nel tuo armadio) è chiamato proteoma .
Simile a un armadio, il proteoma può essere vario, con un'ampia gamma di proteine responsabili di diverse funzioni e processi cellulari. Alcune proteine sono come i tuoi vestiti preferiti che indossi spesso e che svolgono un ruolo importante nella tua vita quotidiana. Qui si parlerebbe di proteine essenziali .
Altre proteine sono come i capi di abbigliamento indossati raramente o stagionali che sono necessari solo in determinate occasioni.
Il guardaroba della vita
Proprio come organizzi il tuo armadio in base alle tue esigenze e scegli alcuni vestiti che si adattano al tuo stile, il tuo corpo regola l'espressione e l'attività di diverse proteine a seconda delle esigenze e delle condizioni. Questo processo è chiamato proteomica e prevede lo studio e l'analisi di tutte le proteine in una cellula, tessuto o organismo in un dato momento.
Ad esempio, quando ti alleni, il tuo corpo può produrre proteine importanti per il recupero muscolare e la costruzione di nuova massa muscolare. Queste proteine vengono attivate per soddisfare le esigenze specifiche del tuo allenamento. Similmente a come potresti scegliere l'abbigliamento da palestra per prepararti alla sessione di allenamento, il tuo corpo seleziona determinate proteine per facilitare gli adattamenti fisiologici all'allenamento.
La proteomica ci consente di studiare la complessa interazione delle proteine nei sistemi biologici e di comprendere come rispondono a vari fattori ambientali, malattie o interventi terapeutici. Analizzando il proteoma possiamo ottenere informazioni sul funzionamento delle cellule e dei tessuti e scoprire nuove possibilità per diagnosticare, curare e prevenire le malattie. Per restare nell'analogia, esaminiamo quali “pezzi di abbigliamento” vengono utilizzati in quali situazioni della vita.
Perché usi la proteomica?
La proteomica offre un tipo di "insight dal vivo" nella cellula. Con la genetica finora siamo riusciti solo a rendere visibili i progetti. Attraverso la proteomica è ora possibile acquisire una nuova prospettiva. Possiamo vedere se le proteine vengono nuovamente modificate dopo la loro traduzione, ad es.B attraverso fosforilazioni o glicosilazioni. Ciò significa che otteniamo una visione più dettagliata dei processi cellulari. In questo modo, i ricercatori possono anche studiare meglio le interazioni proteina-proteina e quindi comprendere meglio i complessi percorsi di segnalazione biologica.
Quali vantaggi offre la proteomica?
La proteomica è il passo successivo verso una medicina più personalizzata. In futuro, gli sforzi di ricerca potrebbero consentire di identificare meglio nuovi biomarcatori per malattie o molecole bersaglio terapeutiche. Possiamo anche usare la proteomica per aumentare la nostra comprensione di come i farmaci influenzano il corpo.
La ricerca è ancora nelle fasi iniziali, ma ci sono già alcuni studi molto interessanti. In questo studio 36 persone con condizioni diverse sono state testate prima e dopo l'esercizio. Le analisi erano estremamente approfondite, dagli esami del sangue al proteoma e alle analisi genetiche. I ricercatori sono stati in grado di determinare che alcune proteine erano adatte come marcatori per le prestazioni successive nei test di resistenza. Hanno anche scoperto che le persone con resistenza all'insulina mostrano una risposta alterata all'esercizio. È necessario fare un po’ più di ricerca prima di poter ricavare approcci terapeutici precisi, ma i risultati finora sono estremamente entusiasmanti.
Come si misurano le proteine?
Esistono diversi metodi per misurare le proteine. Uno spettrometro di massa è di grande importanza per la proteomica. Ma come funziona un dispositivo del genere?
Uno spettrometro di massa è come una bilancia sofisticata che classifica minuscole particelle come proteine o peptidi (brevi sezioni di proteine) in base al loro peso. Immagina di avere un sacchetto di palline di diverse dimensioni e di volerle organizzare in base alla dimensione. Uno spettrometro di massa fa sostanzialmente la stessa cosa, solo con le molecole. Per farti un'idea migliore del processo che sta dietro, abbiamo presentato le singole fasi di lavoro nel modo più semplice possibile:
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Passaggio 1: preparazione del campione
In primo luogo, le proteine vengono estratte da un campione di cellule o tessuti. Poiché le proteine sono troppo grandi e complesse per essere analizzate direttamente, vengono “scomposte” in pezzi più piccoli chiamati peptidi attraverso un processo chiamato digestione (simile al consumo).
Passaggio 2: Ionizzazione
I peptidi vengono quindi immessi nello spettrometro di massa, dove vengono ionizzati. Ciò significa che i peptidi si caricano elettricamente, in modo simile a quando si strofinano i palloncini sui capelli e poi si “attaccano” al muro.
Passaggio 3: volo attraverso lo spettrometro di massa
I peptidi carichi vengono inviati attraverso lo spettrometro di massa. Il dispositivo utilizza campi elettrici per accelerare i peptidi. Più un peptide è leggero, più velocemente si muove attraverso il dispositivo. È come soffiare palline di diverse dimensioni attraverso una galleria del vento; quelli più piccoli volano più velocemente di quelli più grandi.
Passaggio 4: rilevamento
Alla fine del “volo”, i peptidi arrivano ad un rilevatore. Il rilevatore misura la velocità con cui è arrivato ciascun peptide, il che ne indica il peso (più specificamente, il rapporto massa/carica). Queste informazioni sono presentate in uno spettro che assomiglia ad un diagramma di una montagna, con picchi corrispondenti a diversi peptidi.
Passaggio 5: analisi dei dati
I dati raccolti - lo spettro di massa - vengono confrontati con un database che contiene informazioni su peptidi e proteine noti. Attraverso questo confronto gli scienziati possono scoprire quali proteine erano presenti nel campione e in quale quantità.
Quindi uno spettrometro di massa funziona come una bilancia molto precisa, scomponendo le proteine in pezzi più piccoli, caricando questi pezzi elettricamente, quindi facendoli volare attraverso un dispositivo e misurando la velocità con cui si muovono. Queste informazioni ci aiutano a capire quali proteine sono presenti in una cellula o in un tessuto e come funzionano.
Conclusione sulla proteomica
La proteomica è ancora un campo di ricerca relativamente giovane. Uno dei primi articoli su questo argomento è apparso nel rinomato Lancet Journal nel 2000 con il titolo: “Preotomics: nuove prospettive, nuove opportunità biomediche”.
Da allora sono successe molte cose nella ricerca. I metodi sono diventati sempre più sofisticati ed economici, il che ha reso possibile esplorare la proteomica su scala più ampia. Con l'aiuto dell'intelligenza artificiale (AI), la scienza può analizzare meglio le enormi quantità di dati e quindi scoprire nuovi biomarcatori o sviluppare nuove terapie con l'aiuto della proteomica.
