Informations

7.22B : Protéomique - Biologie


Objectifs d'apprentissage

  • Résumer le but et les méthodes utilisées pour la protéomique

La protéomique est l'étude à grande échelle des protéines, en particulier de leurs structures et fonctions. Le protéome est l'ensemble des protéines, y compris les modifications apportées à un ensemble particulier de protéines, produites par un organisme ou un système. Cela variera avec le temps et les exigences distinctes, ou les contraintes, qu'une cellule ou un organisme subit.

Alors que la protéomique fait généralement référence à l'analyse expérimentale à grande échelle des protéines, elle est souvent spécifiquement utilisée pour la purification des protéines et la spectrométrie de masse. Après la génomique et la transcriptomique, la protéomique est considérée comme la prochaine étape dans l'étude des systèmes biologiques. C'est beaucoup plus compliqué que la génomique principalement parce que si le génome d'un organisme est plus ou moins constant, le protéome diffère d'une cellule à l'autre et de temps en temps. En effet, des gènes distincts sont exprimés dans des types cellulaires distincts. Cela signifie que même l'ensemble de base des protéines produites dans une cellule doit être déterminé. Dans le passé, cela se faisait par analyse de l'ARNm, mais il s'est avéré que cela n'était pas corrélé avec la teneur en protéines. On sait maintenant que l'ARNm n'est pas toujours traduit en protéine. La quantité de protéine produite pour une quantité donnée d'ARNm dépend du gène à partir duquel elle est transcrite et de l'état physiologique actuel de la cellule.

La protéomique confirme la présence de la protéine et fournit une mesure directe de la quantité présente. Non seulement la traduction de l'ARNm provoque des différences, mais de nombreuses protéines sont également soumises à une grande variété de modifications chimiques après la traduction qui sont essentielles à la fonction de la protéine, telles que la phosphorylation, l'ubiquitination, la méthylation, l'acétylation, la glycosylation, l'oxydation et la nitrosylation. Certaines protéines subissent TOUTES ces modifications, souvent dans des combinaisons dépendantes du temps, illustrant bien la complexité potentielle à laquelle il faut faire face lors de l'étude de la structure et de la fonction des protéines.

La protéomique nous donne généralement une meilleure compréhension d'un organisme que la génomique. Premièrement, le niveau de transcription d'un gène ne donne qu'une estimation approximative de son niveau d'expression dans une protéine. Un ARNm produit en abondance peut être dégradé rapidement ou traduit de manière inefficace, ce qui entraîne une petite quantité de protéines. Deuxièmement, comme mentionné ci-dessus, de nombreuses protéines subissent des modifications post-traductionnelles qui affectent profondément leurs activités. Par exemple, certaines protéines ne sont pas actives tant qu'elles ne sont pas phosphorylées. Troisièmement, de nombreux transcrits donnent naissance à plus d'une protéine par le biais d'un épissage alternatif ou de modifications post-traductionnelles alternatives. Quatrièmement, de nombreuses protéines forment des complexes avec d'autres protéines ou molécules d'ARN. Ils ne fonctionnent qu'en présence de ces autres molécules. Enfin, le taux de dégradation des protéines joue un rôle important dans la teneur en protéines.

Une manière dont une protéine particulière peut être étudiée est de développer un anticorps qui est spécifique à cette modification. Par exemple, il existe des anticorps qui ne reconnaissent certaines protéines que lorsqu'elles sont phosphorylées sur la tyrosine, appelées anticorps phospho-spécifiques. Il existe également des anticorps spécifiques à d'autres modifications. Ceux-ci peuvent être utilisés pour déterminer l'ensemble des protéines qui ont subi la modification d'intérêt. Pour des déterminations plus quantitatives des quantités de protéines, des techniques telles que les ELISA peuvent être utilisées.

La plupart des protéines fonctionnent en collaboration avec d'autres protéines. L'un des objectifs de la protéomique est d'identifier les protéines qui interagissent. Ceci est particulièrement utile pour déterminer les partenaires potentiels dans les cascades de signalisation cellulaire. Plusieurs méthodes sont disponibles pour sonder les interactions protéine-protéine. La méthode traditionnelle est l'analyse à deux hybrides de levure. Les nouvelles méthodes comprennent les puces à protéines, l'immunoaffinité et la chromatographie suivies de la spectrométrie de masse, de l'interférométrie à double polarisation, de la thermophorèse microscopique et des méthodes expérimentales telles que l'affichage sur phage et les méthodes de calcul.

L'un des développements les plus prometteurs de l'étude des gènes et des protéines humains a été l'identification de nouveaux médicaments potentiels pour le traitement des maladies. Cela s'appuie sur les informations du génome et du protéome pour identifier les protéines associées à une maladie, que les logiciels informatiques peuvent ensuite utiliser comme cibles pour de nouveaux médicaments. Par exemple, si une certaine protéine est impliquée dans une maladie, sa structure 3-D fournit les informations nécessaires pour concevoir des médicaments qui interfèrent avec l'action de la protéine. Une molécule qui s'adapte au site actif d'une enzyme, mais ne peut pas être libérée par l'enzyme, inactivera l'enzyme. Comprendre le protéome, la structure et la fonction de chaque protéine et les complexités des interactions protéine-protéine sera essentiel pour développer les techniques de diagnostic et les traitements des maladies les plus efficaces à l'avenir. De plus, une utilisation intéressante de la protéomique consiste à utiliser des biomarqueurs protéiques spécifiques pour diagnostiquer la maladie. Un certain nombre de techniques permettent de tester les protéines produites au cours d'une maladie particulière, ce qui permet de diagnostiquer rapidement la maladie.

Points clés

  • Le protéome est l'ensemble des protéines, y compris les modifications apportées à un ensemble particulier de protéines, produites par un organisme ou un système.
  • Le protéome varie avec le temps et les exigences distinctes, ou les contraintes, qu'une cellule ou un organisme subit.
  • La protéomique nous donne généralement une meilleure compréhension d'un organisme que la génomique.

Mots clés

  • protéomique: Branche de la biologie moléculaire qui étudie l'ensemble des protéines exprimées par le génome d'un organisme.
  • génomique: L'étude du génome complet d'un organisme.
  • spectrométrie de masse: Une technique analytique qui mesure le rapport masse/charge des ions formés lorsqu'une molécule ou un atome est ionisé, vaporisé et introduit dans le vide. La spectrométrie de masse peut également consister à casser des molécules en fragments, permettant ainsi de déterminer sa structure.