Proteomika: cesta ke zdraví i k umělé inteligenci

Pro mladou vědu o dědičné informaci jednotlivých organismů se už vžilo označení genomika. Podle tohoto »vzoru« se zrodil název pro nově vznikající vědní disciplinu, která se zajímá o bílkoviny jednotlivých pozemských organismů. Říkáme jí proteomika.

Pro mladou vědu o dědičné informaci jednotlivých organismů se už vžilo označení genomika. Podle tohoto »vzoru« se zrodil název pro nově vznikající vědní disciplinu, která se zajímá o bílkoviny jednotlivých pozemských organismů. Říkáme jí proteomika.

Proč nyní tato věda tak nabývá na důležitosti? Vědci v současné době objevují doslova netušené účinky proteinů na lidský organismus a o nový obor se živě zajímají i tvůrci a konstruktéři myslících strojů, tedy robotů, kteří pátrají po umělém mozku.
 Jako proteom se označuje soubor všech proteinů (bílkovin) daného organismu. Lidé, u kterých je 20 000–35 000 genů, mohou mít ve svém proteomu statisíce, snad i ba miliony, různých proteinů. Jedním z důvodů pro takto značnou velikost lidského proteomu je fakt, že určitý gen může kódovat několik odlišných – avšak příbuzných (!) – polypeptidů.

Peptid je menší než protein
Peptid je látka tvořená řetězcem aminokyselin (od dvou do několika desítek) spojených peptidovou vazbou, podobně jako bílkovina (protein), která je však podstatně větší a složitější. Peptidy v organismu mají velký význam – patří k nim i mnoho hormonů (např. inzulín) a látek, které slouží ke vzájemné komunikaci buněk, např. v imunitním a nervovém systému.
Polypeptid je v běžném pojetí peptid tvořený větším počtem aminokyselin. Polypeptidy se často složitě kombinují za tvorby rozdílných proteinů.
Další příčinou je, že proteiny se mohou vytvářet kombinací polypeptidů kódovaných různými geny. Jestliže počet genů v lidském organismu je velký, počet proteomů v lidském proteinu bývá skutečně ohromný.

Bílkovina bývá vždy jiná
Od známého odborníka prof. RNDR. Jaroslava Petra, DrSC., se 21. STOLETÍ dozvědělo: „Po přečtení lidské dědičné informace vyvstal před biology další, podstatně složitější úkol. Jestliže genetici musí odhalit tajemství zhruba 35 tisíc genů, pak biology čeká vyčerpávající práce s odhalením funkce bílkovin, které lidské tělo podle těchto genů vyrábí.“
Jejich počet se odhaduje na 200 tisíc až 2 miliony. „Bílkoviny představují ve srovnání s geny o poznání problematičtější předmět výzkumu. Geny zůstávají prakticky stále stejné. Bílkoviny se neustále mění. Jsou jiné v každé tkáni, v každém věku. Mohou se změnit dokonce v závislosti na tom, co jíme, jestli pijeme alkohol nebo kouříme,“ vysvětlil prof. Petr.

Posloupnost se stává dost důležitou
Zásadní informace směřuje z genů, které jsou složeny z DNA, k polypeptidům složeným z aminokyselin, přes meziprodukt, který je složen z RNA (kyselina ribonukleová.) V širším slova smyslu směřuje tedy tok informace v posloupnosti DNA – RNA – polypeptid. Tato posloupnost se dost často označuje za ústřední dogma molekulární biologie.
Velice dlouho se předpokládalo, že všechny, nebo téměř všechny, geny kódují polypeptidy. Současný výzkum s využitím moderní techniky však ukázal, že taková představa je mylná. Proč? Mnoho genů nekóduje polypeptidy; místo toho jsou jejich konečnými produkty molekuly RNA, které plní významné úkoly uvnitř buněk.

Proč pronásledují proteiny?
Protikladem genetického termínu genom (dědičná informace organismu) se stal proteom čili soubor všech bílkovin daného organismu. Termín »proteom« zavedl teprve v roce 1994 Marco R. Wilkins, vedoucí bioinformatiky firmy Proteome Systems v Sydney. „Právě proteomika přináší ovoce, které nám genomika nikdy nemohla poskytnout,“ tvrdí expert na proteomiku -Sam Hanash z americké University of Michigan.
Podle názoru prof. Petra zběsilost nynějšího honu na bílkoviny vyplývá z faktu, že bílkoviny stojí ve středu veškerého dění v buňkách, tkáních i orgánech. Pokud nejsou bílkoviny v pořádku, neprobíhají životní děje v organismu tak, jak mají. Výsledkem jsou nejrůznější onemocnění – od celkem banálních až po velmi závažné choroby (např. rakovina).

Dává šanci všem
Studium všech proteinů v buňkách – jejich složení, sekvence aminokyselin v polypeptidových řetězcích, které je tvoří, interakce mezi těmito peptidy a mezi různými proteiny, a samozřejmě funkce těchto komplexních molekul – má ve svém vínku proteomika.
Technologicky je projekt lidského proteomu odlišný od projektu lidského genomu. Jak? Používá kombinace klasických postupů chemie a biochemie proteinů s technologicky pokročilými procesy, jako je automatizace, robotizace a vývoj nových, výkonnějších přístrojů.
Tak se mohou do výzkumu zapojovat vědců i z těch zemí, které mají v chemii a biochemii proteinů velkou tradici, a přitom se neúčastnili sekvenace lidského genomu. Typickým příkladem je Rusko, kde v Moskvě vzniklo velké centrum proteomiky vedené prof. Archakovem.

Má pestrou náplň
Výzkum proteomu zahrnuje tři základní aktivity:
1.Identifikaci veškerých proteinů produkovaných určitou buňkou, tkání nebo organismem.
2.Definici vzájemných interakcí těchto proteinů nezbytných pro určitou biologickou funkci.
3.Stanovení přesné trojrozměrné struktury proteinů klíčové pro identifikaci nízkomolekulárních ligandů.(Ligand je atom, iont nebo molekula, která poskytuje jeden nebo více elektronových párů centrálnímu atomu).
Jedná se mnohdy o látky, které mohou sloužit jako potencionální léčiva. Právě snahy o objev nových medikamentů je v poslední době v centru pozornosti odborníků. Netají se tím, že mnoho pokladů pokud jde o léčiva, ukrývá neprobádané moře.

ČR nezaostává
V ČR od 24. 9. 2003 působí odborná Proteomická sekce České společnosti pro biochemii a molekulární biologii (PS ČSBMB). Sdružuje právnické i fyzické osoby se zájmem o rozvoj výzkumu, vzdělávání a aplikací v oblasti proteomiky. Problematice se nyní věnují z různých pohledů také četné ústavy AV ČR.
Cílem Proteomické sekce je stimulovat a koordinovat proteomové aktivity v oblasti systémové biologie a biomedicíny v ČR a dosáhnout zapojení těchto aktivit do mezinárodní sítě globálních proteomových záměrů (HUPO iniciativa).
Proteomická sekce ČSBMB podporuje šíření a výměnu poznatků mezi lidmi se zájmem o proteomiku. Slouží tomu setkání, semináře a kurzy. Rozvoj a výsledky proteomových aktivit se však posuzují i v souvislosti s pokroky v oblasti molekulární biologie a biochemie se společným cílem využít obrovské množství nových informací ke klíčovému řešení celé řady vědeckých problémů i jejich následnou, co nejrychlejší, integraci do reálného života.
(Více: www.czproteo.cz.)

Vzniká originální atlas lidských bílkovin
Podle informací mezinárodní asociace European Science Foundation, prof. Mathias Uhlén z Royal Institute of Technology ve Stockholmu tvrdí „Pokoušíme se přesně zmapovat stavební kameny života. Jeho tým se rozhodl vytvořit atlas lidských bílkovin.“
Měl by znázornit přesné umístění tisícovek jednotlivých bílkovin v tělních tkáních a buňkách, což by poskytlo důležitý náhled do funkcí různých bílkovin. Znamenalo by to výborný základ zkoumání toho, jak se změny v normálním rozložení bílkovin v lidském organismu mohou odrážet v závažných nemocech.

Divil by se Sisyfos?
Mnozí odborníci tvrdí, že je to práce nikoli mravenčí, ale spíše sisyfovská. Proč? Výzkumníci vyjdou z dosavadních znalostí lidského genomu (sekvenci cca 20 000–35 000 genů) lidských buněk – k rozkódování jednotlivých bílkovin.
S jejich pomocí následně vyvinou »antigeny« – bílkovinné molekuly, které dokážou každou jednotlivou bílkovinu rozpoznat. Nejsložitější je, že to musí udělat pro každičkou bílkovinu. Antigeny, které rozpoznají danou bílkovinu, budou sloužit jako markery (charakteristické znaky), aby se bílkovina zviditelnila pod mikroskopem.
Pak čeká fáze zkoumání různých tkání a buněk pomocí uvedených markerů, které se navážou na odpovídající bílkoviny, čímž lze určit přesné umístění jakékoliv konkrétní bílkoviny.

Vydávají se do neznáma
Tým do letošního října zmapoval umístění cca 10 000 bílkovin v lidských buňkách a tkáních. Specialisté prověřují, zda určité typy rakoviny (mj. tlustého střeva, prostaty, plic a prsu)  mají oproti zdravé tkáni odlišné bílkovinné profily.
Tímto způsobem by mohly být stanoveny nové »biomarkery«, tedy molekuly, které označí nemocnou tkáň nebo buňku. Díky tomu mohou upozornit lékaře na problém již ve velmi časných stádiích nemoci, což některým nemocným zachrání život. Při dostatku financí by mohla první verze unikátního atlasu bílkovin spatřit světlo světa v roce 2014.
(Jak si 21 STOLETÍ ověřilo, tvorbu pozoruhodného atlasu bílkovin lze sledovat na webových stránkách: http://www.proteinatlas.org/.)
Proteomika je tedy napínavou výpravou do úžasného světa nesčetných proteinů
Více se dozvíte:
M. Vokurka, J. Hugo: Velký lékařský slovník, Maxdorfjessenius,2009
D. P. Snustad, M. J. Simmons: Genetika, Masarykova Univerzita, 2009
www.popsci.com/science

Také u nás máme úspěchy
V současné době v ČR působí více jak desítka proteomických laboratoří. Např. v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR hledají nové diagnostické a prognostické markery nádoru prsu. Přitom úzce spolupracují s Ústavem molekulární genetiky AV ČR a 1. lékařskou fakultou UK. Také Ústav analytické chemie AV ČR v Brně má oddělení proteomiky, kde převažují mladí vědci. Pozornost věnují mj. enzymům řídícím chemické procesy v buňkách. Do třetice uveďme Mikrobiologický ústav AV ČR, kde působí laboratoř architektury proteinů.

Moře vydává tajemství
Nejnovějším důkazem správnosti hypotéz, že při hledání nových léčiv (zejména na chronické choroby) pomůže moře, se stalo podrobné zkoumání zvláštního hlubokomořského mlže. V jeho slinách odborníci objevili chemikálie (včetně peptidů), které jsou výborným lékem proti bolesti. Dosavadní problém spočíval v tom, že velice účinná látka se dala do těla aplikovat pouze přes míchu implantovanou pumpou.
Jak letos na podzim informoval týdeník americké Chemické společnosti »Chemical and Engineering News«, odborníci z Institute for Molecular Bioscience v australském Queenslandu už dokážou tyto sliny podávat orálně (ústy). Nejnovější vědecké studie dokazují, že sliny tohoto mlže působí tak dobře jako alkaloid morfin (morfium), ovšem nemá vedlejší negativní účinky.

Jde o zlatý důl?
Ještě před několika roky byla proteomika téměř neznámým pojmem. Dnes je prý tento vědní obor pro investory lákavější než počítačový průmysl.
Fakta: Podle odhadů v roce 1999 vložili investoři do promeotických firem cca 700 milionů amerických dolarů (USD), v roce 2005 se jednalo už o 5,6 miliard USD a dnes se tato cifra může blížit 10 miliardám USD. Prosperuje i obchod s vybavením proteomických laboratoří. Vznikají desítky nových firem, které v tomto vědním podoboru vidí šance ke zbohatnutá. Hledají nové nadějné proteiny, jako kdysi zlatokopové promývali zlato.

Hledají se nové medikamenty
Klinická proteomika se zabývá vyhledáváním a stanovením proteinových markerů (znaků typických pro určitý stav) onemocnění. Do pátrání po nových bílkovinách se zapojují i giganti farmaceutického průmyslu.
Například firma GeneProt se sídlem u Ženevy a ve státě New Persey (USA) investovala obrovské sumy do nákupu přístrojů (zejména hmotových spektrometrů) a nejnovější počítačové techniky ve snaze získat náskok při
srovnávací analýze proteomů zdravých a nemocných buněk, a identifikovat klíčové proteiny vhodné pro farmakologickou intervenci. Firmy jako GlaxoSmithKline nebo Pfizer spustily vlastní proteomické výzkumné programy. Většina velkých farmaceutických firem spolupracuje s akademickými pracovišti na různých proteomických projektech. Taktiky jsou různé, ale cíl mají všichni stejný – najít slibný protein a nechat si patentovat jeho praktické využití
Jak pro 21. STOLETÍ upřesnil molekulární genetik prof. RNDr.. Václav Pačes, DrSc., do roku 2020 by měly vzniknout tisíce druhů léků, které budou vhodně působit na proteiny, což umožní likvidovat dosud běžné nevyléčitelné genetické choroby. (Léčivý účinek mají mít zvláštní potraviny – nutraceutikálie, kde se asi osvědčí i mořské řasy.)

Rubriky:  Medicína
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Dokáže lék pro alkoholiky porazit rakovinu?

Dokáže lék pro alkoholiky...

Mezinárodní vědecký tým včetně několika odborníků z České republiky odhalil v...
Genetika: Kdysi buržoazní pavěda, dnes zásadní pomocník medicíny

Genetika: Kdysi buržoazní pavěda,...

Lékařská genetika a genomika v posledních několika letech překročily řadu...
Brouk v hlavě? Parazit v mozku!

Brouk v hlavě? Parazit v mozku!

Většina živočišných druhů na naší planetě jsou paraziti. A také každý...
Záškodník ničící nádorové buňky

Záškodník ničící nádorové buňky

Vědci z 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy, Ústavu...
Američané provedli první pokus o změnu DNA v těle

Američané provedli první pokus o...

Vůbec poprvé byl přímo v lidském těle proveden pokus o úpravu DNA pacienta....
První digitální tableta dohlíží na léčbu

První digitální tableta dohlíží na...

Tableta obsahuje vedle léčivé látky také senzor. Ten po spolknutí tablety...
Nač máme apendix?

Nač máme apendix?

Má pověst zbytečného orgánu v těle. Že si to ale ani v nejmenším nezaslouží nyní...
Když se člověk ztratí aneb úskalí Alzheimerovy choroby

Když se člověk ztratí aneb...

Alzheimerova nemoc je zákeřná v tom, že ničí určité části mozku a způsobuje pokles...
Čeští vědci pomáhají léčit Crohnovou chorobu

Čeští vědci pomáhají léčit...

Crohnovu chorobu, ale i další onemocnění střev a trávicího ústrojí...
Cukrovka: epidemie nevyléčitelné choroby

Cukrovka: epidemie nevyléčitelné...

Globální pandemie cukrovky možná není tak výrazná, ale to neznamená, že...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Zůstaly prvorepublikovému politikovi v uhelné aféře za prsty miliony korun?

Zůstaly prvorepublikovému...

„Pan Stříbrný vytvořil z podplácení, z tohoto nepořádku a nečistoty přímo soustavu,“...
Poprava nacistické bestie: K.H.Frank žadonil o milost!

Poprava nacistické bestie:...

Na čele někdejšího suveréna se objeví krůpěje studeného potu. Nepřítomný...
Krvavé Vánoce: K jakému zločinu došlo 22. prosince 1986?

Krvavé Vánoce: K jakému zločinu...

Oprátka na šibenici v suterénu pankrácké věznice se 2. února 1989 napne...
Cítíte se bez energie? Tato místa vám ji dodají!

Cítíte se bez energie? Tato místa...

EpochaPlus.cz představuje místa, která vám údajně dodají energii. Které z nich...
Napínavá historie: Kterak dva rivalové z „tábora míru“ proti sobě pozvedli zbraně

Napínavá historie: Kterak dva...

„Internacionalismus je zdrojem pokroku a dělník nikdy nepozvedne zbraň proti...
Americký sériový vrah Rodney Alcala: Proč tak dlouho unikal spravedlnosti?

Americký sériový vrah Rodney...

„Slečno jste vážně nádherná. Tak rád bych si vás vyfotografoval do...
Zpívající herec: Agent Mulder a jeho Akta R(ock)

Zpívající herec: Agent Mulder a...

David Duchovny (*1960) umí překvapit. Mezi hereckými zářezy má...
Nezlomný pilot Alexej Petrovič Maresjev: Byl válečníkem až do morku kostí!

Nezlomný pilot Alexej Petrovič...

Byl válečníkem až do morku kostí. V touze po boji s německým nepřítelem...
Přehled nejúspěšnějších kreslených králíků: Válečník, strašpytel i poťouchlý zlomyslník!

Přehled nejúspěšnějších kreslených...

Králíčci. Kdo by je nemiloval. Jsou tak hebcí a roztomilí. Ovšem zdaleka ne všichni. A ti...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.