72. genomika,
transkriptomika, proteomika – principy a aplikace
Genomika
Podoborem
genetiky, který se komplexně zabývá genomem jednotlivých organismů, zejména
určení pořadí jednotlivých nukleotidů v DNA a přiřazením funkcí
jednotlivým genům. Podrobnější zkoumání jednotlivých genů již spadá spíše do
oboru molekulární genetiky, pohled genomiky je více komplexní. Spadá sem
především získávání sekvencí DNA organismů, genetické
mapování a anotace genomů, tedy hledání genů a dalších funkčních
elementů (snaha určit význam sekvence) a intergenomický výzkum, tedy snaha
srovnávat genomy různých organismů za účelem lepšího porozumění procesu evoluce. V
genomice jsou hojně využívány metody molekulární
biologie a bioinformatiky.
Strukturní – výzkum struktury genů, a
především celých genomů (např. rozložení genů v rámci genomu.
Funkční – anotace genomů, hledání genů
a určování jejich funkce. Často užívá technologii microarrays (používání čipů
pro testování většího množství biologického materiálu) a získané výsledky jsou
analyzovány bioinformatickými metodami.
Komparativní – porovnávání genomů
různých organismů.
Populační – porovnávání genomů
v rámci konkrétní populace konkrétního organismu, výzkum vlivu konkrétních
podmínek.
Výpočetní – práce s genomickými
daty pomocí bioinformatických výpočetních metod.
Osobní – sekvenace genomů (nebo částí
genomů) lidských jednotlivců a jejich analýza, snaha lékařům do budoucna
poskytnout přesné informace o genetických predispozicích pacienta.
Další organismy – našemu genomu
porozumíme pouze při porovnání s genomy jiných živočichů. Bakterie
(kompletní dědičná informace nebezpečných patogenů – mykobacterium
tuberculosis, treponema pallidum). Myš (savčí model v genetice), potkan,
šimpanz.
Transkriptomika
Stanovuje
soubor mRNA transkriptů v určitém typu buněk nebo tkání a změny exprese
genů vyvolávané chorobami nebo jinými faktory.
Transkriptom
– soubor všech mRNA přítomných v dané buňce, pletivu. Odráží míru exprese
genů a stabilitu jejich transkriptů. Všechny RNA transkribované genomem
Proteomika
Proteomika je vědecká disciplína
zabývající se hromadným studiem proteinů a
jejich vlastností, především struktury a
funkce. Jedná se o komplexní pohled na problematiku - spíše než studiem
jednotlivých proteinů se proteomika zabývá vlastnostmi celých skupin s různými
společnými vlastnostmi. Cílem proteomiky je také stanovit proteom studovaných organismů, tedy
soubor všech proteinů ve všech formách, které se v organismu nacházejí ve všech
obdobích jeho života. Studiem změn exprese proteinů v buňkách vzhledem
k různým okolnostem a studiem reakcí proteinů mezi sebou proteomika také
výrazně přispívá k hledání metabolických
drah, k vývoji léčiv či ke studiu biomarkerů. Proteomika často pracuje s
enormními objemy dat, proto hojně využívá metody bioinformatiky.
Hledání
proteinů a jejich forem v organismech, určování struktury proteinů, měření
rozdílů v expresi proteinů mezi buňkami, měření změn exprese proteinů
v buňce v závislosti na čase, měření změn exprese proteinu
v buňce způsobených reakcí na prostředí či na nějakou látku (např.
léčivo), studium posttranslačních úprav proteinů, studium reakcí mezi proteiny.
Proteom je rozsáhý (v
lidském těle se vyskytuje dle odhadů přes 100000 proteinů). Proteiny
podléhají degradaci, tedy mají i v
prostředí buňky jen omezenou životnost. Proteiny se vyskytují ve více formách.
Podléhají takzvaným posttranslačním
úpravám,
tedy fosforylaci, ubiquitinaci, metylaci, glykosylaci, oxidaci a dalším. Jediný
protein se může v jedné buňce v průběhu času nebo i v jediném okamžiku
vyskytovat v několika formách z nichž každá může vzniknout kombinací několika
těchto úprav. V rámci jednoho organismu se v různých buňkách vyskytuje i výrazně
jiná množina proteinů. V průběhu času a v závislosti na podmínkách se exprese
proteinů (druhově i kvantitativně) i v rámci jediné buňky mění. mRNA podléhá po transkripci (u eukaryot) alternativnímu
sestřihu,
navíc ne všechna mRNA je translatována, proto se odvozením z
informací o genomu dají získat jen
omezené informace o proteomu. Proteiny mohou být velmi náchylné na změny
prostředí, což klade další velké nároky na laboratorní testy.
Western blotting, hmotnostní spektrofotometrie (MALDI),
SELDI-TOF (surface-enhanced laser desorption/ionisation time-of-flight).
Žádné komentáře:
Okomentovat