П.С. ГРОМОВ,
Х.Э. ЦЕЛИС

От геномики к протеомике

С момента начала реализации международного проекта «Геном человека» прошло 10 лет. За это время достигнуты значительные успехи в установлении нуклеотидных последовательностей, а также в идентификации новых генов. Вместе с тем все большее значение стало приобретать направление, называемое протеомикой, которое можно определить как изучение генома на основе анализа синтезируемых в организме белков. Термином «протеом» в наше время называют весь набор белков, присутствующих в определенной клетке, при определенных условиях и в определенный момент. А протеомика, соответственно, занимается изучением протеома.

Если геном, т.е. набор генов, передающихся из поколения в поколение, – система более или менее стабильная, то протеом – структура значительно более динамичная, коренным образом меняющаяся как в процессе развития организма, так и при его различных физиологических и патологических состояниях. В определенном типе клеток транскрибируется и транслируется только небольшая часть потенциально активного генома. Кроме того, изменчивость протеома определяется и рядом других процессов, сопровождающих синтез белка. Помимо качественного (состав белков, изменения структуры белковых молекул), следует проводить и количественный анализ протеома (с различиями в уровне экспрессии тех или иных генов, их взаимодействия). Например, при изучении и анализе генетических заболеваний концепция «ДНК® РНК® белок® фенотип (получившийся признак)» может быть применена с известной долей надежности лишь в случае болезней, вызываемых нарушениями только в одном гене. Однако и в этих случаях конечный фенотип в значительной степени изменяется под влиянием многих факторов.

В настоящее время единственным подходом, позволяющим определить все белки, закодированные в геноме и синтезируемые в данных условиях, является двумерный электрофорез в полиакриламидном геле. Этот метод позволяет одновременно разделять и выявлять тысячи белков в одном образце. На основе этих исследований в нескольких лабораториях мира созданы, постоянно обновляются и совершенствуются базы данных белков, доступные научному сообществу через сеть Интернет.

Следует отметить, что на разных стадиях развития даже у одноклеточных эукариотических организмов синтезируются белки, закодированные только в какой-то определенной части генома. Поэтому их полный протеом будет состоять из многих двумерных карт. Для более сложных организмов, и человека в частности, задача идентификации полного протеома является неизмеримо более сложной, в первую очередь из-за большого разнообразия клеток, тканей и биологических жидкостей. К настоящему времени идентифицирована только небольшая часть общего протеома человека и очень немного известно о белковом составе отдельных клеток.

Но, несмотря на сложность методов и многие еще нерешенные проблемы, дальнейшее развитие протеомных технологий и создание баз данных белков человека является весьма актуальным и перспективным направлением в современной биологии. Протеомика начинает интенсивно применяться при анализе человеческих тканей, клеток и жидкостей в фармакологическом и токсикологическом мониторинге с ориентацией на использование в медицине. По мере совершенствования методов и накопления информации протеомные исследования и белковые базы данных станут приоритетным направлением для идентификации белков-мишеней при разработке новых лекарственных средств.