Заполнение пробелов на карте белков

Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) составили карту более 18 000 человеческих белков — 92% всего протеома. Работа также дала новые представления о взаимодействии ДНК, РНК и белков как основных молекулярных игроков жизни. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Каталогизация белков позволила создать почти полный инвентарь человеческого протеома. Эта информация теперь находится в свободном доступе в базе данных ProteomicsDB, созданной совместно TUM и компанией SAP. База содержит данные о типах, распределении и количестве белков в различных клетках, тканях и биологических жидкостях.

Исследования показали, что около 10 000 белков участвуют в базовых "хозяйственных" процессах во многих тканях. При этом белковый профиль каждого органа уникален и важен для его функции. Успеху проекта способствовали две высокопроизводительные технологии — масс-спектрометрия и in-memory вычисления.

От чертежа к белку: РНК определяет количество копий

Учёные продемонстрировали, что каждая молекула матричной РНК (mRNA) определяет количество белковых копий, которое должна произвести клетка. Этот "коэффициент копирования" специфичен для каждого белка.

"Похоже, каждая молекула mRNA "знает" необходимое количество своего белка — производить ли 10, 100 или 1000 копий", — объясняет профессор Бернхард Кюстер. — "Теперь, зная это соотношение для большого числа белков, мы можем оценить количество белка по количеству mRNA почти в любой ткани — и наоборот".

Новые гены — старые гены

Исследователи с удивлением обнаружили сотни белковых фрагментов, закодированных ДНК вне известных генов. Эти новые белки потенциально обладают новыми биологическими свойствами, значение которых пока не ясно.

В то же время учёным не удалось обнаружить около 2000 белков, которые должны существовать согласно генной карте. Некоторые из них, возможно, существуют только во время эмбрионального развития. Также похоже, что многие известные гены стали нефункциональными. Это особенно касается обонятельных рецепторов — признак того, что современный человек больше не полагается на сложное обоняние для выживания.

"Возможно, мы наблюдаем эволюцию в действии, — заявляет Кюстер. — Организм человека деактивирует избыточные гены и одновременно тестирует новые генетические прототипы". В таком случае может оказаться невозможным точно определить, сколько всего белков в человеческом теле.

Белковые профили предсказывают чувствительность к лекарствам

Предыдущие исследования показали, что специфические белковые паттерны могут предсказывать эффективность лекарства. В новой работе учёные исследовали 24 противораковых препарата, эффективность которых против 35 линий раковых клеток сильно коррелировала с их белковыми профилями.

"Это приближает нас к индивидуализированному лечению пациентов, — говорит Кюстер. — Если бы мы детально знали белковый профиль опухоли, мы могли бы более целенаправленно назначать препараты. Новые данные также позволяют исследовать комбинации лекарств, ещё точнее адаптируя лечение под индивидуальные потребности пациента".