La proteómica

La Proteómica, es fundamental para entender los procesos fisiológicos en biología y en medicina. Si bien la secuenciación de genomas facilita el entendimiento de la complejidad de un organismo, se piensa que el conocimiento de los efectores de la función biológica nos permitirá entenderlo. En los últimos años, los estudios del proteoma, peptidoma o metaboloma de un organismo han despertado gran intéres en la comunidad científica y biotecnológica.

En 1958, Frederic Sanger recibió el Premio Nobel de Química por demostrar que las proteínas tienen estructuras específicas, el realizó por primera vez, la secuencia una proteína “la insulina”. Durante muchos años, se determinó la secuencia de aminoácidos del amino terminal de las proteínas mediante la técnica de Degradación de Edman; aunque, la secuenciación del DNA permitió deducir los aminoácidos de una proteína a partir de la secuencia de nucleótidos del gen que la codifica. Sin embargo, esto no era tan fácil cuando se trataba de proteínas hipotéticas o con modificaciones post-traduccionales. Posteriormente, a fines de los 80’s, John Fenn y Koichi Tanaka, desarrollan los sistemas de ionización ESI y MALDI favoreciendo así el análisis de proteínas y péptidos por espectrometría de masas. En el 2002, se les otorga el Premio Nobel de Química, debido al desarrollo de métodos de identificación y de análisis estructural de macromoléculas biológicas que contribuyen a una mejor comprensión de los procesos vitales.

La proteómica, no sólo realiza la identificación de proteínas, y la determinación de su estructura primaria, sino también el estudio de sus modificaciones post-traduccionales. Cabe resaltar que a la fecha, el banco de PTMs presenta alrededor de 400 modificaciones descritas (Delta mass, http://www.abrf.org/index.cfm/dm.home).

Así también, la proteómica estudia la expresión diferencial de las proteínas y de sus modificaciones, mediante la cuantificación relativa o absoluta de péptidos. Las metodologías más utilizadas son ITRAQ (del inglés, Isobaric tags for relative and absolute quantitation ) y SILAC ( del inglés, Stable isotope labeling by amino acids in cell culture), seguidas del análisis masivo de péptidos por espectrometría de masas. La electroforesis bidimensional, también se usa, es una técnica que tiene sus propias ventajas y limitaciones, donde el usuario debe evaluar la conveniencia de su utilización.

Adicionalmente, los avances en bioinformática han facilitado la aplicación de metodologías basadas en espectrometría de masas para el estudio de los proteomas, aunque al mismo tiempo la complejidad de los datos, su evaluación e integración de manera eficiente; pueden ser un factor limitante para el investigador.

Bibliografía

  • Bensimon A, Heck AJ, Aebersold R. Mass spectrometry-based proteomics and network biology. Annu Rev Biochem. 2012;81:379-405.
  • Choe LH, Aggarwal K, Franck Z, Lee KH. A comparison of the consistency of proteome quantitation using two-dimensional electrophoresis and shotgun isobaric tagging in Escherichia coli cells. Electrophoresis. 2005 Jun;26(12):2437-49.
  • Domon B, Aebersold R. Mass spectrometry and protein analysis. Science. 2006 Apr 14;312(5771):212-7.
  • Ong SE, Mann M. Stable isotope labeling by amino acids in cell culture for quantitative proteomics. Methods Mol Biol. 2007; 359:37-52.
  • Patti GJ, Yanes O, Siuzdak G. Innovation: Metabolomics: the apogee of the omics trilogy. Nat Rev Mol Cell Biol. 2012 Mar 22;13(4):263-9.
  • Picotti P, Aebersold R. Selected reaction monitoring-based proteomics: workflows, potential, pitfalls and future directions. Nat Methods. 2012 May 30;9(6):555-66.