شناسايي ‌دنياي‌ پروتئين‌ها

جام جم آنلاين: با پايان رديف‌يابي ژنوم انسان و برخي ديگر از موجودات زنده، عصر جديدي در بيولوژي ملكولي آغاز شد. در واقع هم‌اكنون مطالعه پروتئين‌ها با توجه به اهميت آنها و پيشرفت‌هاي سريع ابزاري و تكنيكي در اين رشته، جايگاه خاصي يافته است. چرا كه اين پروتئين بيان شده به وسيله ژن است كه در نهايت مسوول تمام فرآيندهاي سلول است.

اگرچه اطلاعات ژنوم دريچه جديدي روي شناسايي ژن گشوده است، اما به‌تنهايي براي پيش‌بيني ساختار و عمل پروتئين‌ها كافي نيست و مطالعه بسياري از فعاليت‌هاي سلول تنها در سطح پروتئين‌ها امكان‌پذير است.شناسايي دنياي پروتئين‌ها فتح بابي است براي پيدايش رشته‌اي تحت عنوان پروتئوميكس.

به‌علاوه طي روزهاي گذشته هم شاهد برگزاري دومين كنگره پروتئوميكس ايران با همكاري انجمن پروتئوميكس ايران و پژوهشكده رويان بوديم كه با حضور استادان برجسته بين‌المللي در زمينه پروتئوميكس از جمله رئيس سازمان جهاني پروتئوميكس انساني (HUPO) و همچنين يكي از پيشگامان علم پروتئوميكس از اهميت بيشتري برخوردار شد.

در سال 1996، عبارت پروتئوم (proteome) براي پروتئين‌هاي بيان شده به وسيله ژنوم به‌كار برده شد كه اشاره به كل پروتئين‌هاي بيان شده در يك سلول، بافت، يا جان‌دار دارد.

مطالعه پروتئوم و تغييرات آن در محيط و در فرآيند تكوين را پروتئوميكس (proteomics) مي‌نامند. به بيان ديگر پروتئوميكس دانش بررسي ساختار و عملكرد پروتئين‌ها در مقياس بزرگ است.

اين واژه را در قياس با ژنوميك (به معني دانش بررسي ژن‌ها) ساخته‌اند. جالب است بدانيد كه طرح پروتئوم انسان در حال حاضر در دنيا اولويت ويژه‌اي دارد و در حال حاضر گروه‌هاي مختلف جهان در حال بررسي فني پروژه و راه‌ا‌ندازي اين طرح 10ساله يك ميليارد دلاري هستند.

رشته‌اي تخصصي براي شناخت عملكرد پروتئين‌ها

با تكميل طرح ژنوم انسان مشخص شد كه مكانيسم ملكولي رفتار سلول‌ها در شرايط مختلف را نمي‌توان از روي توالي ژن‌هاي آنها پيشگويي كرد. رفتار سلولي و تمام فعاليت‌هايي كه در سلول انجام مي‌شود به عهده پروتئين‌ها است. در واقع براي ارتباط ژنوم با رفتار سلول‌ها بايد پروتئين‌هاي سلول‌ها را شناخت.

به كليه پروتئين‌هايي كه در يك سلول در يك زمان مشخص بيان مي‌شود، پروتئوم آن سلول گفته مي‌شود و اين پروتئوم است كه فاصله بين ژنوم و مكانيسم ملكولي رفتار سلولي را پر مي‌كند.

برخلاف ژنوم، براي هر ارگانيسم نمي‌توان يك پروتئوم واحد تعريف كرد. پروتئوم سلول‌هاي مختلف با يكديگر متفاوتند. يعني سلول‌ها علاوه بر پروتئين‌هاي ضروري كه در همه انواع سلول‌ها بيان مي‌شوند، داراي برخي پروتئين‌هاي اختصاصي نيز هستند. از اين رو بهتر است پروتئوم را براي هريك از انواع سلول‌ها تعريف كرد.

با اين حال، پروتئوم يك نوع سلول نيز هميشه ثابت نيست. سلول در برابر شرايط مختلف محيطي و پيام‌هايي كه از سلول‌هاي اطراف دريافت مي‌كند، پروتئين‌هاي مختلفي را بيان مي‌كند.

به عبارت ديگر، هر سلول تحت شرايط مختلف پروتئوم‌هاي متفاوتي دارد بنابراين براي شناسايي مكانيسم‌هاي ملكولي رفتار سلولي و واكنش‌هاي زيستي، لازم است پروتئين‌هايي كه در يك سلول بيان مي‌شود، تغييرات آنها در شرايط مختلف، عملكرد آنها و همچنين برهمكنش‌هاي بين پروتئين‌هاي مختلف در يك سلول، بررسي شود. به مجموعه اين بررسي‌ها، نقشه‌برداري پروتئوم يا پروتئوميك گفته مي‌شود.

تشخيص روند پيشرفت يا بهبودي بيماري‌ها

در واقع پروتئوميك از 3 بخش تشكيل شده است. يكي مشخص كردن كليه پروتئين‌هايي كه در سلول بيان مي‌شود. در اين بخش، كليه پروتئين‌هايي كه در سلول تحت يك شرايط معين (مانند حالت استراحت، رشد، تمايز، بيماري، تاثير دارو) هستند مشخص مي‌شود.

به اين ترتيب مي‌توان پروتئين‌هايي كه در شرايط مختلف بيان مي‌شوند يا ميزان بيان آنها تغيير مي‌كند را شناسايي كرد و به عملكرد آنها پي برد. شناسايي اين پروتئين‌ها در تشخيص بيماري و بررسي روند پيشرفت يا بهبودي آنها و همچنين شناسايي داروهاي جديد، مفيد است.

بخش ديگر شامل نقشه‌برداري برهمكنش‌هاي بين پروتئيني است. مساله اينجاست كه پروتئين‌ها در سلول به صورت منفرد عمل نمي‌كنند و بيشتر تاثير خود را با همكاري پروتئين‌هاي ديگر و برهمكنش با آنها اعمال مي‌كنند.

نمونه بارز برهمكنش‌هاي پروتئيني، در مسيرهاي انتقال پيام و مسيرهاي بيوسنتزي مشاهده مي‌شود. با شناسايي اين برهمكنش‌ها، به‌طور كارآمدتري مي‌توان عملكرد و رفتار پروتئين‌ها را مشخص كرد.

بخش سوم هم مربوط به نقشه‌برداري آرايش‌هاي پروتئيني مي‌شود. اين آرايش‌ها بر فعاليت و عملكرد پروتئين‌ها، همچنين ساختار فضايي، پايداري و نيمه عمر آنها تاثير مي‌‌گذارد. شناسايي اين آرايش‌ها، تاثير آنها بر عملكرد پروتئين‌ها و شرايطي كه به اين آرايش‌ها منجر مي‌شود، به شناسايي رفتار و عملكرد پروتئين‌ها كمك مي‌كند.

پروتئوميكس گامي‌ پس از ژنوميكس

پروتئوميكس بسيار پيچيده‌تر از ژنوميكس است، عمدتا به اين دليل كه ژنوم يك ارگانيسم ثابت است، اما پروتئوم آن از سلولي به سلول ديگر فرق مي‌كند.

دكتر قاسم حسيني سالك‌ده، دبير علمي‌دومين كنگره پروتئوميكس ايران و دبير انجمن پروتئوميكس در گفتگو با جام‌جم مي‌گويد: پروتئوميكس (proteomics) به معناي بررسي گسترده پروتئين‌ها بخصوص از لحاظ ساختار و كاركرد آنهاست. پروتئين‌ها بخش‌هاي حياتي ارگانيسم‌هاي زنده به شمار مي‌روند، چرا كه اجزاي اصلي مسيرهاي فيزيولوژيك و متابووليك سلولند.

اصطلاح پروتئوميكس براي ايجاد كلمه‌اي نظير ژنوميكس (genomics) به معناي بررسي‌ ژن‌ها ساخته شده است. كلمه پروتئوم (proteome) آميزه‌اي از2 كلمه protein و genome است.

پروتئوم به كل مجموعه پروتئين‌ها اطلاق مي‌شود،‌ از جمله تغييراتي كه در يك مجموعه خاص از پروتئين‌هاي توليد شده به‌وسيله يك جاندار يا سيستم ايجاد شده است.

پروتئوميكس بسيار پيچيده‌تر از ژنوميكس است، عمدتا به اين دليل كه ژنوم يك ارگانيسم ثابت است، اما پروتئوم آن از سلولي به سلول ديگر فرق مي‌كنداين مجموعه پروتئين‌ها با زمان و برحسب ضروريات مشخص، يا استرس‌هايي كه يك سلول يا ارگانيسم دستخوش آنها مي‌شود، ‌تغيير مي‌يابد. پروتئوميكس را اغلب گام بعدي در بررسي سيستم‌هاي زيست‌شناختي، پس از ژنوميكس محسوب مي‌كنند.

البته پروتئوميكس بسيار پيچيده‌تر از ژنوميكس است، عمدتا به اين دليل كه ژنوم يك ارگانيسم ثابت است، اما پروتئوم آن از سلولي به سلول ديگر فرق مي‌كند. اين امر به دليل آن است كه در انواع سلول‌هاي متمايز ژن‌هاي متمايزي بروز پيدا مي‌كنند، به نحوي كه حتي مجموعه‌ بنيادي پروتئين‌هايي كه در يك سلول توليد مي‌شوند را بايد جداگانه تعيين كرد.

شناسايي نشانگرهاي اوليه بيماري‌ها

پروتئوميكس امروزه كاربردهاي گسترده‌اي در زمينه‌هاي مختلف علوم پايه، كاربردي و صنعت دارد. در زمينه مطالعه بيماري‌هاي انساني، پروتئوميكس نشان داده است كه مكمل بسيار مهمي ‌براي مطالعات ژنوميكس است.

دكتر حسيني سالك‌ده مي‌افزايد: با به‌دست آوردن الگوي پروتئين‌هاي بافت‌هاي سالم و بيمار مي‌توان از آنها براي شناسايي ماركرهاي مرتبط با بيماري و به‌كارگيري اين ماركرها در شناسايي اوليه بيماري استفاده كرد. همچنين اين الگوها مي‌توانند براي ارزيابي داروهاي جديد به‌كار گرفته شوند.

در عرصه مطالعه پروتئوم موجودات پروكاريوت نيز پروتئوميكس توانسته است با تكيه بر اطلاعات فراوان ژنومي ‌موجود، نقش مهمي‌ در بالا بردن دانش موجود در زمينه واكنش‌ها و فعاليت‌هاي سلولي و نيز كنش‌هاي ملكولي داشته باشد. در زمينه علوم گياهي نيز پروتئوميكس هم‌اكنون به عنوان ابزار مهمي ‌در مطالعه بيان ژن و اثر عوامل محيطي بر آن درآمده است.

ضرورت مشاركت در فعاليت‌هاي بين‌المللي

جايگاه پروتئوميكس در عرصه علوم زيستي بسرعت در حال گسترش است و سرمايه‌گذاري در آن به ميليارد‌ها دلار مي‌رسد. با توجه به تنوع و گستردگي الگوي بيان پروتئين‌ها، نياز به مطالعات گسترده و جامعي است كه انجام آن از عهده چند آزمايشگاه محدود و يا حتي يك كشور نيز خارج است.

به اين علت، نه‌تنها چندين انجمن در كشورهاي مختلف تشكيل شده است، بلكه با تشكيل انجمن‌هاي منطقه‌اي (نظير انجمن پروتئوميكس انساني آسيا و اقيانوسيه (AOHUPO) و انجمن‌هاي بين‌المللي (انجمن پروتئوميكس انساني يا HUPO) تلاش بر اين است كه هماهنگي لازم در اين زمينه بين كشورهاي مختلف در زمينه فعال‌سازي پروتئوميكس و انجام طرح‌‌هاي مشترك صورت گيرد.

تولد انجمن پروتئوميكس ايران

دكتر حسيني با اشاره به بنيانگذاري انجمن پروتئوميكس در كشور مي‌گويد: در حال حاضر، با توجه به شروع به كار چندين آزمايشگاه كشور در زمينه پروتئوميكس و علاقه‌مندي چندين آزمايشگاه ديگر براي ورود به اين عرصه، ايجاد هماهنگي و همكاري بين اين آزمايشگاه‌ها و ارتباط آنها با فعاليت‌هاي بين‌المللي الزامي ‌است. تشكيل انجمن پروتئوميكس ايران در سال 1384 نيز بر مبناي اين اهداف اصلي صورت گرفته است.

دومين كنگره پروتئوميكس ايران

از سوي ديگر در هفته اول ارديبهشت شاهد برگزاري دومين گنگره پروتئوميكس ايران با همكاري انجمن پروتئوميكس ايران و پژوهشكده رويان بوديم.

از جمله اهداف اين همايش افزايش شناخت محققان و دانشمندان كشور از آخرين دستاوردها و پيشرفت‌ها در زمينه تحقيقات پروتئوميكس در سطح جهاني و ملي و همچنين گسترش همكاري ميان محققان داخل و خارج كشور بود.

نكته جالب آن‌كه در اين كنگره استادان برجسته بين‌المللي در زمينه پروتئوميكس از جمله پروفسور YoungKi Paik رئيس سازمان جهاني پروتئوميكس انساني (HUPO) از كشور كره جنوبي و پروفسور پير جورجيو ريجتي از پيشگامان علم پروتئوميكس از كشور ايتاليا سخنراني داشتند.

بعد از سیدجواد هاشمی، نوبت پرویز پرستویی در استخر شد (فیلم)

تماشاخانه

اینجا مخوف‌ترین جای ایران است ؛ ۷۰۰ متر تا باتلاق اسید / زندگی زیر ابر سمی (فیلم)

دو دقیقه سینمای ناب از بهرام بیضایی (تماشا کنید)

فیلم های دیگر