تعداد بازدید : 4555824
تعداد نوشته ها : 10297
تعداد نظرات : 320
با پایان ردیفیابی ژنوم انسان و برخی دیگر از موجودات زنده، عصر جدیدی در بیولوژی ملکولی آغاز شد. در واقع هماکنون مطالعه پروتئینها با توجه به اهمیت آنها و پیشرفتهای سریع ابزاری و تکنیکی در این رشته، جایگاه خاصی یافته است. چرا که این پروتئین بیان شده به وسیله ژن است که در نهایت مسوول تمام فرآیندهای سلول است.
اگرچه اطلاعات ژنوم دریچه جدیدی روی شناسایی ژن گشوده است، اما بهتنهایی برای پیشبینی ساختار و عمل پروتئینها کافی نیست و مطالعه بسیاری از فعالیتهای سلول تنها در سطح پروتئینها امکانپذیر است.شناسایی دنیای پروتئینها فتح بابی است برای پیدایش رشتهای تحت عنوان پروتئومیکس.
بهعلاوه طی روزهای گذشته هم شاهد برگزاری دومین کنگره پروتئومیکس ایران با همکاری انجمن پروتئومیکس ایران و پژوهشکده رویان بودیم که با حضور استادان برجسته بینالمللی در زمینه پروتئومیکس از جمله رئیس سازمان جهانی پروتئومیکس انسانی (HUPO) و همچنین یکی از پیشگامان علم پروتئومیکس از اهمیت بیشتری برخوردار شد.
در سال 1996، عبارت پروتئوم (proteome) برای پروتئینهای بیان شده به وسیله ژنوم بهکار برده شد که اشاره به کل پروتئینهای بیان شده در یک سلول، بافت، یا جاندار دارد.
مطالعه پروتئوم و تغییرات آن در محیط و در فرآیند تکوین را پروتئومیکس (proteomics) مینامند. به بیان دیگر پروتئومیکس دانش بررسی ساختار و عملکرد پروتئینها در مقیاس بزرگ است.
این واژه را در قیاس با ژنومیک (به معنی دانش بررسی ژنها) ساختهاند. جالب است بدانید که طرح پروتئوم انسان در حال حاضر در دنیا اولویت ویژهای دارد و در حال حاضر گروههای مختلف جهان در حال بررسی فنی پروژه و راهاندازی این طرح 10ساله یک میلیارد دلاری هستند.
رشتهای تخصصی برای شناخت عملکرد پروتئینها
با تکمیل طرح ژنوم انسان مشخص شد که مکانیسم ملکولی رفتار سلولها در شرایط مختلف را نمیتوان از روی توالی ژنهای آنها پیشگویی کرد. رفتار سلولی و تمام فعالیتهایی که در سلول انجام میشود به عهده پروتئینها است. در واقع برای ارتباط ژنوم با رفتار سلولها باید پروتئینهای سلولها را شناخت.
به کلیه پروتئینهایی که در یک سلول در یک زمان مشخص بیان میشود، پروتئوم آن سلول گفته میشود و این پروتئوم است که فاصله بین ژنوم و مکانیسم ملکولی رفتار سلولی را پر میکند.
برخلاف ژنوم، برای هر ارگانیسم نمیتوان یک پروتئوم واحد تعریف کرد. پروتئوم سلولهای مختلف با یکدیگر متفاوتند. یعنی سلولها علاوه بر پروتئینهای ضروری که در همه انواع سلولها بیان میشوند، دارای برخی پروتئینهای اختصاصی نیز هستند. از این رو بهتر است پروتئوم را برای هریک از انواع سلولها تعریف کرد.
با این حال، پروتئوم یک نوع سلول نیز همیشه ثابت نیست. سلول در برابر شرایط مختلف محیطی و پیامهایی که از سلولهای اطراف دریافت میکند، پروتئینهای مختلفی را بیان میکند.
به عبارت دیگر، هر سلول تحت شرایط مختلف پروتئومهای متفاوتی دارد بنابراین برای شناسایی مکانیسمهای ملکولی رفتار سلولی و واکنشهای زیستی، لازم است پروتئینهایی که در یک سلول بیان میشود، تغییرات آنها در شرایط مختلف، عملکرد آنها و همچنین برهمکنشهای بین پروتئینهای مختلف در یک سلول، بررسی شود. به مجموعه این بررسیها، نقشهبرداری پروتئوم یا پروتئومیک گفته میشود.
تشخیص روند پیشرفت یا بهبودی بیماریها
در واقع پروتئومیک از 3 بخش تشکیل شده است. یکی مشخص کردن کلیه پروتئینهایی که در سلول بیان میشود. در این بخش، کلیه پروتئینهایی که در سلول تحت یک شرایط معین (مانند حالت استراحت، رشد، تمایز، بیماری، تاثیر دارو) هستند مشخص میشود.
به این ترتیب میتوان پروتئینهایی که در شرایط مختلف بیان میشوند یا میزان بیان آنها تغییر میکند را شناسایی کرد و به عملکرد آنها پی برد. شناسایی این پروتئینها در تشخیص بیماری و بررسی روند پیشرفت یا بهبودی آنها و همچنین شناسایی داروهای جدید، مفید است.
بخش دیگر شامل نقشهبرداری برهمکنشهای بین پروتئینی است. مساله اینجاست که پروتئینها در سلول به صورت منفرد عمل نمیکنند و بیشتر تاثیر خود را با همکاری پروتئینهای دیگر و برهمکنش با آنها اعمال میکنند.
نمونه بارز برهمکنشهای پروتئینی، در مسیرهای انتقال پیام و مسیرهای بیوسنتزی مشاهده میشود. با شناسایی این برهمکنشها، بهطور کارآمدتری میتوان عملکرد و رفتار پروتئینها را مشخص کرد.
بخش سوم هم مربوط به نقشهبرداری آرایشهای پروتئینی میشود. این آرایشها بر فعالیت و عملکرد پروتئینها، همچنین ساختار فضایی، پایداری و نیمه عمر آنها تاثیر میگذارد. شناسایی این آرایشها، تاثیر آنها بر عملکرد پروتئینها و شرایطی که به این آرایشها منجر میشود، به شناسایی رفتار و عملکرد پروتئینها کمک میکند.
پروتئومیکس گامی پس از ژنومیکس
پروتئومیکس بسیار پیچیدهتر از ژنومیکس است، عمدتا به این دلیل که ژنوم یک ارگانیسم ثابت است، اما پروتئوم آن از سلولی به سلول دیگر فرق میکند.
دکتر قاسم حسینی سالکده، دبیر علمیدومین کنگره پروتئومیکس ایران و دبیر انجمن پروتئومیکس در گفتگو با جامجم میگوید: پروتئومیکس (proteomics) به معنای بررسی گسترده پروتئینها بخصوص از لحاظ ساختار و کارکرد آنهاست. پروتئینها بخشهای حیاتی ارگانیسمهای زنده به شمار میروند، چرا که اجزای اصلی مسیرهای فیزیولوژیک و متابوولیک سلولند.
اصطلاح پروتئومیکس برای ایجاد کلمهای نظیر ژنومیکس (genomics) به معنای بررسی ژنها ساخته شده است. کلمه پروتئوم (proteome) آمیزهای از2 کلمه protein و genome است.
پروتئوم به کل مجموعه پروتئینها اطلاق میشود، از جمله تغییراتی که در یک مجموعه خاص از پروتئینهای تولید شده بهوسیله یک جاندار یا سیستم ایجاد شده است.
پروتئومیکس بسیار پیچیدهتر از ژنومیکس است، عمدتا به این دلیل که ژنوم یک ارگانیسم ثابت است، اما پروتئوم آن از سلولی به سلول دیگر فرق میکند
این مجموعه پروتئینها با زمان و برحسب ضروریات مشخص، یا استرسهایی که یک سلول یا ارگانیسم دستخوش آنها میشود، تغییر مییابد. پروتئومیکس را اغلب گام بعدی در بررسی سیستمهای زیستشناختی، پس از ژنومیکس محسوب میکنند.
البته پروتئومیکس بسیار پیچیدهتر از ژنومیکس است، عمدتا به این دلیل که ژنوم یک ارگانیسم ثابت است، اما پروتئوم آن از سلولی به سلول دیگر فرق میکند. این امر به دلیل آن است که در انواع سلولهای متمایز ژنهای متمایزی بروز پیدا میکنند، به نحوی که حتی مجموعه بنیادی پروتئینهایی که در یک سلول تولید میشوند را باید جداگانه تعیین کرد.
شناسایی نشانگرهای اولیه بیماریها
پروتئومیکس امروزه کاربردهای گستردهای در زمینههای مختلف علوم پایه، کاربردی و صنعت دارد. در زمینه مطالعه بیماریهای انسانی، پروتئومیکس نشان داده است که مکمل بسیار مهمی برای مطالعات ژنومیکس است.
دکتر حسینی سالکده میافزاید: با بهدست آوردن الگوی پروتئینهای بافتهای سالم و بیمار میتوان از آنها برای شناسایی مارکرهای مرتبط با بیماری و بهکارگیری این مارکرها در شناسایی اولیه بیماری استفاده کرد. همچنین این الگوها میتوانند برای ارزیابی داروهای جدید بهکار گرفته شوند.
در عرصه مطالعه پروتئوم موجودات پروکاریوت نیز پروتئومیکس توانسته است با تکیه بر اطلاعات فراوان ژنومی موجود، نقش مهمی در بالا بردن دانش موجود در زمینه واکنشها و فعالیتهای سلولی و نیز کنشهای ملکولی داشته باشد. در زمینه علوم گیاهی نیز پروتئومیکس هماکنون به عنوان ابزار مهمی در مطالعه بیان ژن و اثر عوامل محیطی بر آن درآمده است.
ضرورت مشارکت در فعالیتهای بینالمللی
جایگاه پروتئومیکس در عرصه علوم زیستی بسرعت در حال گسترش است و سرمایهگذاری در آن به میلیاردها دلار میرسد. با توجه به تنوع و گستردگی الگوی بیان پروتئینها، نیاز به مطالعات گسترده و جامعی است که انجام آن از عهده چند آزمایشگاه محدود و یا حتی یک کشور نیز خارج است.
به این علت، نهتنها چندین انجمن در کشورهای مختلف تشکیل شده است، بلکه با تشکیل انجمنهای منطقهای (نظیر انجمن پروتئومیکس انسانی آسیا و اقیانوسیه (AOHUPO) و انجمنهای بینالمللی (انجمن پروتئومیکس انسانی یا HUPO) تلاش بر این است که هماهنگی لازم در این زمینه بین کشورهای مختلف در زمینه فعالسازی پروتئومیکس و انجام طرحهای مشترک صورت گیرد.
تولد انجمن پروتئومیکس ایران
دکتر حسینی با اشاره به بنیانگذاری انجمن پروتئومیکس در کشور میگوید: در حال حاضر، با توجه به شروع به کار چندین آزمایشگاه کشور در زمینه پروتئومیکس و علاقهمندی چندین آزمایشگاه دیگر برای ورود به این عرصه، ایجاد هماهنگی و همکاری بین این آزمایشگاهها و ارتباط آنها با فعالیتهای بینالمللی الزامی است. تشکیل انجمن پروتئومیکس ایران در سال 1384 نیز بر مبنای این اهداف اصلی صورت گرفته است.
دومین کنگره پروتئومیکس ایران
از سوی دیگر در هفته اول اردیبهشت شاهد برگزاری دومین گنگره پروتئومیکس ایران با همکاری انجمن پروتئومیکس ایران و پژوهشکده رویان بودیم.
از جمله اهداف این همایش افزایش شناخت محققان و دانشمندان کشور از آخرین دستاوردها و پیشرفتها در زمینه تحقیقات پروتئومیکس در سطح جهانی و ملی و همچنین گسترش همکاری میان محققان داخل و خارج کشور بود.
نکته جالب آنکه در این کنگره استادان برجسته بینالمللی در زمینه پروتئومیکس از جمله پروفسور YoungKi Paik رئیس سازمان جهانی پروتئومیکس انسانی (HUPO) از کشور کره جنوبی و پروفسور پیر جورجیو ریجتی از پیشگامان علم پروتئومیکس از کشور ایتالیا سخنرانی داشتند.
بهعلاوه زمینههای علمیمختلفی که در این کنگره ارائه شد، شامل پروتئومیکس پزشکی، کشاورزی، جانوری، بیوانفورماتیک و پیشرفتهای ابزاری بود. همچنین آخرین وضعیت طرح پروتئوم انسان از سوی رئیس سازمان جهانی پروتئومیکس انسانی ارائه شد.