Obsah

• Úvod do genomiky
• Úvod do proteomiky
• Funkční genomika
• Funkční proteomika
• Rozdíly mezi genomikou a proteomikou
• Transkriptomika | Metabolimics
• Bioinformatika
• Jak souvisí genom a proteom
• Aplikace genomiky a proteomiky
• Proč jsou počítačové databáze důležité v genomice a proteomice
• Aplikace genomiky a proteomiky při zlepšování plodin
• Genomika a proteomika v rakovině
• Závěry

Rozdíly mezi genomikou a proteomikou

V oblasti genomiky studujeme soubor genů přítomných uvnitř organismu nebo buňky, zatímco proteomika je podrobná studie celé sady proteinů organismu nebo buňky. Genomika a proteomika jsou však blízkými příbuznými soubory věd o „omice“.

Úvod do genomiky

Genomika je oblast biologie související s objevováním a zaznamenáváním celého genomu organismu. Genom je považován za celkový soubor genů přítomných v buňce organismu. Genomika je studium a zkoumání genetického složení živých bytostí.

Stanovení sekvence genomu DNA byl jen začátek genomiky. Později byla tato genová sekvence použita ke zkoumání funkce různých genů přítomných v DNA (součást funkční genomiky), ke srovnání genů dvou organismů (část srovnávací genomiky) nebo k vytvoření 3-D struktury proteiny z každé rodiny proteinů, následně nabízející představu o jejich 3D struktuře (součást strukturální genomiky).

U zemědělských procesů založených na plodinách je základním motivem zavedení genomiky založené na aplikacích porozumění celému genomu rostlin. Agronomicky významné geny lze rozlišit a zaměřit se na dodávání výživnějších a bezpečnějších potravin při současné ochraně životního prostředí.

Genomika je začátek pro pohled na další vědecké proudy spojené s „omikou“. Genetická informace organismu, jeho genotyp, je zodpovědný za morfologii nebo vnější vzhled organismu, známý jako „fenotyp“ tohoto organismu. Fenotyp organismu však také závisí na faktorech prostředí

DNA v genomu je jen jednou částí životních procesů, které udržují organismus naživu - tedy interpretace DNA je jednou fází k porozumění cyklu. Bez ohledu na to, bez pomoci kohokoli jiného, ​​to neznamená vše, co se děje uvnitř živé bytosti.

Úvod do proteomiky

Proteomika je považována za rozsáhlou analýzu a studium proteinů, obecně podle biochemických strategií. Slovo proteomika je tradičně spojováno s ukázáním obrovského množství proteinů z daného organismu nebo buněčné linie na dvourozměrných polyakrylamidových gelech (2D-PAGE).

 V této souvislosti proteomika v současné době sleduje celou cestu zpět do poslední části 1970. let minulého století, kdy vědci začali shromažďovat informace nebo databázi proteinů pomocí nedávno vytvořené strategie dvojrozměrné gelové elektroforézy. K tomu došlo v širokém seznamu

skvrn z dvourozměrných gelů, aby se vytvořily soubory dat o každém proteinu exprimovaném v organismu. Ačkoli v případě, kdy by takové gely mohly být reprodukovatelné mezi laboratořemi, identifikace proteinů byla obtížná v důsledku potřeby

rychlých analytických a citlivých strategií pro identifikaci, detekci a charakterizaci proteinů (například automatické sekvenování DNA a polymerázová řetězová reakce pro vyšetření DNA).

V průběhu 1990. let vznikla hmotnostní spektrometrie pro biologické vzorky jako úžasná analytická strategie, která eliminovala velkou část omezení, omezení a nedostatků při vyšetřování a analýze proteinů. Tento obrat událostí v kombinaci s přístupností celé lidské kódovací sekvence v veřejně dostupné databázi znamená začátek další éry.

V dnešní době zahrnuje pojem proteomika významnou část analýzy funkčního genu nebo „funkční genomiky“, včetně interakčních studií prostřednictvím hybridního systému kvasinek dvou, lokalizace a identifikace proteinů ve velkém měřítku. Rozsáhlejší rozsáhlé zkoumání struktury proteinů je v každém případě obecně vyloučeno a místo toho mu je přiřazena „základní genomika“.

 Kromě toho by postupy, které se zaměřují pouze na geny nebo mRNA, jako anti -sense experimenty nebo rozsáhlá mutageneze, neměly být považovány za součást proteomiky.

Proč je proteomika nezbytná?

Důležitost proteomiky v moderním výzkumu bude ospravedlňovat několik důvodů, které budeme diskutovat o tom, proč je proteomika pro současnou molekulární biologii nezbytná.

Proteomika poskytuje představu o biologické funkci proteinů pomocí velkého množství datových sad. Proteomika odvozuje soubory dat buď pomocí aminokyselinových sekvencí proteinů, nebo analýzou databáze genových sekvencí, která je později pomocí softwarových nástrojů převedena na aminokyselinovou sekvenci.

Chystáme se prozkoumat obrovský potenciál proteomiky a souvisejících technik se zvláštním důrazem na jejich roli v pokročilé molekulární biologii.

Se shromážděním velkého množství sekvencí DNA do datových sad vědci chápou, že jednoduše mít úplnou genomovou sekvenci nestačí k vysvětlení přesné biologické funkce proteinu. Buňka je obvykle vystavena velkému počtu regulačních a metabolických cest pro svoji vytrvalost nebo přežití. Neexistuje žádné přímé spojení mezi geny a proteomem buňky.

Proteomika je komplementární a odpovídá genomice, protože je znepokojena produktem genu. Proteomika se tedy přímo přidává k vývoji léčiv, protože prakticky všechna léčiva jsou syntetizována proti proteinům.

Přítomnost otevřených čtecích rámců (ORF) v sadách genomových dat ve skutečnosti nevyvozuje přítomnost funkčního a aktivního genu. Bez ohledu na pokroky v bioinformatice je stále obtížné předvídat geny přesně z genomové databáze. I když sekvenování příbuzných živých bytostí usnadní problém přesné predikce genu pomocí srovnávací genomiky, míra úspěšnosti správné predikce sekvence je stále nízká.

To je obzvláště správné z důvodu malých genů (které mohou být zcela vynechány) nebo genů, které nemají téměř žádnou homologii s jinými geny, které jsou již známy. Nejnovější vyšetřování ukázalo, že míra chyb byla v anotaci nejméně 8% pro 340 genů získaných z genomu Mycoplasma genitalium.

V případě, že jsou takové míry chyb extrapolovány na genom člověka, lze výsledek snadno předpovědět. Potvrzení produktu genu proteomickými technikami je tedy významným počátečním krokem v komentování genomu.

Klíčové informace týkající se Proteomics

Proteomika poskytuje neuvěřitelné uspořádání nástrojů pro studii obrovského rozsahu ke studiu fungování genu na úrovni bílkovin. Masové spektrometrické zkoumání proteinů izolovaných z gelu konkrétně vyvolává renesanci v biochemických metodách, které se zabývají funkcí proteinů. Protein

Charakterizace a identifikace bude nadále pracovat na zvýšení citlivosti, propustnosti a úplnosti. Posttranslační modifikace se nyní nedají naučit s vysokou propustností, ale určité podtypy, jako je fosforylace, jsou vstřícné vůči neexkluzivním přístupům. V budoucnu se proteomika odkloní od pozorování údajů o interakcích protein-protein, které ovlivní celé biologické vědy, a půjde nad rámec monitorování exprese proteinů založených na dvojrozměrné gelové elektroforéze.

Očekává se, že získají na významu metody založené na hmotnostní spektrometrii, které využívají chromatografii (afinitní čištění) následovanou pouze jednorozměrnou elektroforézou. Proteomika brzy poskytne množství datových souborů spolupráce protein -protein, což bude pravděpodobně její nejvýznamnější a nejrychlejší účinek na biologickou vědu. Protože je protein o krok blíže k práci než gen, povedou tato vyšetření přímo k hypotéze a biologickému objevu.

Připravená přístupnost mnoha genů lidského původu jako klonů plné délky je sama o sobě kritickým rozšířením projektů genomu, které umožní proveditelné proteomické postupy. Biochemické testy k určení funkce proteinu využívající purifikované proteiny budou mechanizovány (automatizovány) a provozovány ve zmenšených návrzích rámců (miniaturní formáty) současně pro tisíce proteinů.

A konečně, pokroky v genomice budou přímo podporovat biochemické testy proteinů ve větším měřítku využíváním genetických údajů, například dvouhybridního screeningu.

Z ohromujících metod sekvenování genomu bylo shromážděno velké množství dat, která byla uložena v databázích; vytvářejí se nástroje bioinformatiky, které oddělují cenná data pro plodné využití informací o genomice a proteomice. Projekty sekvenování genomu probíhají od doby, kdy bylo sekvenování lidského genomu zahájeno v roce 1990. Genomy mnoha živých organismů byly sekvenovány vedle lidského genomu. Poté byly dodatečně sekvenovány mnohem komplikovanější genomy, aby byla využita jejich latentní kapacita.

Vysvětlení tohoto významného postupu lze přičíst zlepšení inovací sekvenování v průběhu desetiletí, které přišlo na stonásobné snížení nákladů na sekvenci základny. Předpokládalo se, že „metody sekvenování nové generace“ dále sníží náklady na sekvenování genomu a pomohou podpořit a uznat sekvenování jednotlivých genomů.

Významné potíže zahrnují vytváření citlivých a spolehlivých nástrojů a softwaru pro rozpoznávání genů z informací o sekvenování genomu a přidělení genů jejich funkcí identifikovaných pomocí bioinformatiky, která často vyžaduje ruční zadávání.

Vyšetřování proteinů prochází extrémní změnou od konvenční proteinové vědy k proteomice, v rámci které se vyvíjí mnoho nových větví, jako je fosfoproteomika, strukturální proteomika, glykoproteomika, klinická proteomika, buněčná proteomika atd. V kombinaci s hmotnostní spektroskopií poskytly metody separace proteinů, jako je chromatografie a dvourozměrná polyakrylamidová gelová elektroforéza (2D-PAGE), detailní zkoumání mnoha proteinů rychlejším a nákladově efektivním způsobem.

Nehledě na to, že genomika a proteomika jsou velmi slibné v poskytování řešení mnoha složitých problémů v biologii musí být poskytnuto mnohem více zkoumání, aby byly metody a údaje obsažené v ohromných databázích užitečné v různých oblastech, jako je potravinářství a zemědělství, lékařské služby, životní prostředí a forenzní vědy. Díky zdokonalení „omiky“ vzniká další vědní obor nazývaný systémová biologie, který řídí zkoumání genů a jejich interakce v živých bytostech.

Metody, například SNP typing, Microarray, SAGE (Serial Analysis of Gene Expression) a 2D-PAGE mají přímé aplikace v analýze onemocnění. Efektivita nákladů, absence automatizace a menší citlivost brání častému využívání těchto metod. Pro průmyslové aplikace je třeba tyto metody optimalizovat a automatizovat, snížit provozní náklady a dále optimalizovat a standardizovat celou techniku.

Je zapotřebí velké práce v oblasti posttranslační modifikace proteinů, jako je fosforylace a glykosylace, protože řada lidských poruch začíná kvůli absenci legitimních posttranslačních modifikací.

Naše potřeba pro nadcházející roky spočívá ve funkční identifikaci genů, které dosud nejsou známy a jsou očekávány ze sekvenování lidského genomu. To by mohlo být urychleno srovnávací genomikou při pohledu na sekvenci lidského genomu s jinými sekvencemi genomů formy života považovanými za model. To pomůže při hledání homologních genů v organismech; pokud je v modelovém organismu známá genová funkce, mohla by být lidskému genu dána ekvivalentní funkce.

Téměř jistě přitáhla genomika a proteomika zájem biotechnologických průmyslových odvětví a akademiků o inovativní práci různých oborů v předchozích dvaceti letech, takové zkoumání může poskytnout lepší pochopení tohoto biologického aspektu a může pomoci při hledání nových cílů pro vývoj formulací pro boj nemoci.

Funkční genomika

Živé bytosti modulují funkce svého těla pečlivou úpravou vzorce genové exprese. K zamyšlení nad vzorcem genové exprese v buňkách jsou dostupné různé techniky. Po sekvenování genomu byla věnována velká pozornost vývoji genové exprese studie. Vytvořila se jiná část genomiky známá jako funkční genomika.

Budeme zpracovávat prvky genomů z transkriptomu, nicméně funkční genomika zahrnuje proteomiku, fenomén a metabolomiku.

Klíčové pojmy funkční genomiky

• Všechny geny v organismu nejsou vyjádřeny v každém okamžiku; pouze některé geny jsou vyjádřeny pokaždé, zatímco ostatní geny jsou vyjádřeny někdy nebo podle požadavků těla.
• Dřívější vyšetření byla určena pro studii genové exprese výhradně pro jeden gen
• Vysoce výkonné strategie pro stanovení genové exprese se zaměřují na všechny přepsané geny nebo proteiny v buňce.
• Northern blot je nejstarší konvenční technikou pro poskytování hladin mRNA jednoho genu v buňce. Poskytuje také relativní informace o genové expresi.
• Diferenciální displej Reverzní transkriptáza Polymerázová řetězová reakce (DDRT-PCR) a Representational Display Analysis (RDA) se používají ke stanovení diferenciální genové exprese na úrovni mRNA.
• SAGE je jak kvalitativní, tak kvantitativně vysoká propustnost
• strategie založená na sekvenování ke zkoumání hladin mRNA transkribovaných genů v buňce
• Microarray je vysokovýkonná mRNA nebo transkriptová vyšetřovací technika založená na hybridizaci, která je vhodná pro zkoumání vzorce exprese velkého počtu genů současně.
• Strategie genové exprese s vysokou propustností, jako je SAGE a mikročip, vyžadují pro analýzu dat počítačové programování.

Úvod do funkční genomiky

Abychom poznali fungování buněk jakékoli formy života, je nezbytné porozumět funkci jejích genů. Konvenčně v oblasti molekulární biologie byla současně zkoumána genová funkce jednotlivých genů. V té době nebylo k dispozici mnoho genových sekvencí, stejně jako vysoce výkonné metody genové exprese.

 V současné době je přístupná celková sekvence genomů mnoha významných živých bytostí; nadešel čas prozkoumat mnoho genů v rámci jediného vyšetřování. Cílem projektu sekvenování genomu je znát funkční kapacitu všech genů přítomných v genomu současně.

Informace, které mohou být přiděleny jakémukoli expresnímu genu, mohou být:

- Když se gen vyjádří

• - Kolik kopií genových transkriptů je přítomno (úroveň exprese)

- Buňky, ve kterých je transkribován specifický gen

- Jaké další produkty genové exprese jsou přítomny v důsledku genové interakce

Konvenční funkční zkoumání genu zahrnuje fenotypové znalosti genu a následně sekvenci tohoto genu. Tato metoda je známá jako přední genetika. Objevování genové funkce z genové sekvence je známé jako reverzní genetika. Po sekvenování celého genomu jednotlivce se lze ptát, co dál? Pouhé odeslání velkého počtu sekvencí DNA do datové sady nepřinese žádnou představu o genové funkci a sekvenci souvisejících genů.

Zde přichází na řadu funkční genomika. Pomáhá identifikovat genovou funkci z jejich sekvence pomocí experimentální i výpočetní strategie. Pokud není objasněna funkce genu, informace o sekvenci genů nesplní svůj účel a obrovské množství vynaložených peněz by se stalo zbytečným. V tomto smyslu utilitární genomika vylepšuje informace (data) o genomice a nakonec je činí cennými pro blaho člověka.

funkční genomika zahrnuje využití vysoce výkonných metod ke zkoumání každého genu organismu, včetně všech transkribovaných genů a všech exprimovaných proteinů v určitém čase v buňce. Zobrazuje prospěšnost a genetické interakce.

K uvažování exprese genů se používají různé techniky. Konvenční strategie závisely na hybridizaci a poskytují data o fungování jediného genu. Po éře genomiky bylo vytvořeno mnoho technik profilování genové exprese, které jsou charakterizovány počítačovou technikou pro zkoumání několika vzorků najednou. Vyžaduje malé množství vzorku a synchronní zkoumání tisíců genů.

Funkční proteomika

Konečným produktem v expresi genu je protein. Jsou to entity zodpovědné za buněčné funkce. Celkové proteiny přítomné v buňce v daném časovém okamžiku se nazývají proteomy. Funkční proteomika zahrnuje specifické strategie separace proteinů, jako je hmotnostní spektrometrie, 2D-PAGE, strukturální a funkční analýza proteinů přítomných v buňce.

Úvod do funkční proteomiky

Klíčové koncepty

• Proteomika je rozsáhlé vyšetřování všech exprimovaných proteinů buňky.
• Důležité metody izolace a charakterizace proteinů zahrnují kapalinovou chromatografii, 2D-PAGE a SDS-PAGE.
• SDS-PAGE je nejběžněji používanou metodou pro separaci proteinů, ačkoli odděluje jen několik proteinů v jednom gelu.
• Metoda 2D-PAGE je určena k oddělení mnoha proteinů v jednom gelu (počet může přesáhnout tisíc).
• Hmotnostní spektrometrie spojená s 2D-PAGE se stala běžnou technikou charakterizace a separace proteinů s vysokou propustností.
• Ke studiu kvantitativní proteomiky se používá 2D-PAGE i hmotnostní spektrometrie.

Proteiny získaly svou zásadní roli ve fungování buněk ještě před DNA. Proteiny jsou díky své různorodé funkci a struktuře nejkomplikovanějšími entitami mezi všemi biomolekulami. Žádná z buněčných funkcí nepracuje bez proteinů. Od primárních po kvartérní proteiny mají ve svých strukturách mnoho složitosti.

Proteiny jsou tvořeny v souladu s genetickými informacemi přítomnými v sekvenci DNA (gen), avšak pro proces replikace DNA zahrnuje proteiny jako (DNA polymeráza). Proteiny obecně fungují v konjugaci s jinými biomolekulami (jinými proteiny, lipidy, sacharidy, DNA atd.) Uvnitř buněk.

Proteiny jsou nejunikátnějšími látkami a absolutními vykonavateli buněčných kapacit a funkcí. Navzdory skutečnosti, že DNA je absolutním úložištěm dědičných informací, musí být tyto informace použity při syntéze proteinů. Bílkoviny

sledovat obecnou cestu v syntéze i v degradaci. Proces syntézy proteinů je známý jako translace, proteiny také procházejí posttranslačními modifikacemi za účelem plnění různých funkcí. Lineární polypertidové řetězce proteinů procházejí skládáním, aby se přizpůsobily nádherné struktury v jejich sekundárních a terciárních formách. Terciární struktura je nezbytná pro to, aby protein získal svou biologickou aktivitu. Plně zralý protein ve své terciární formě je připraven plnit svoji přiřazovací funkci.

Transkriptomika | Metabolimics

Přepisy je vyšetřování transkriptomu, jsou to data všech molekul ribonukleové kyseliny (RNA) souhrnně dostupná v buňce, tkáni nebo orgánu v daném časovém okamžiku. RNA plní uvnitř buňky různé funkce a zkoumání transkriptomu poskytuje lepší pohled na genovou funkci a expresi proteinu.

Co je to?

Existuje několik použití transkriptomiky, o nichž budeme v této části podrobně diskutovat. vstupní informace, které jsou vyžadovány v transkriptomice, a konečný výsledek analýzy.

Odvětví transkriptomické zahrnuje analýzu transkriptomu, což jsou data, která zahrnují celou sadu RNA získaných ze vzorkové buňky. transkriptomika poskytuje podrobnou představu o expresi proteinu a genové expresi buňky.

V lidských bytostech jsou fragmenty DNA replikovány do RNA metodou známou jako transkripce, což umožňuje buňce navázat na „směry“ kódované v DNA. Různé druhy RNA mají různá zaměstnání: Messenger RNA (mRNA) je první věcí, která se vytváří během cesty genové exprese. Působí jako mezilehlá molekula mezi DNA a proteinem, zatímco jiné nebielkovinové kódující RNA plní další funkce buněk. Transkriptom buňky se neustále mění v závislosti na potřebách a fyziologických podmínkách buňky.

Transkriptomika je průzkumné zkoumání celého transkriptomu, v zásadě s využitím sekvenování RNA (RNA-seq), nebo zkoumání známých RNA pomocí genových expresních panelů (GEP).

Metabolomika je jednou z nejmodernějších věd o 'omice'. Metabolome zahrnuje celkovou sadu malých biomolekul ve vzorku. Tyto biomolekuly jsou obecně vedlejšími produkty a substráty enzymem katalyzovaných reakcí probíhajících uvnitř buňky a přímo ovlivňují buněčný fenotyp. Metabolomika tedy poskytuje celkový profil biomolekul přítomných v čase uvnitř buňky za specifických fyziologických a environmentálních podmínek.

Genomika a proteomika poskytly obrovské množství dat týkajících se genotypu, ale zprostředkovávají omezená data o fenotypu. Biomolekuly se tomuto fenotypu nejvíce podobají.

Metabolomika může být použita k určení kontrastů mezi stupni tisíců biomolekul mezi normální a nemocnou buňkou.

Genomika poskytuje nástin celkového souboru genetických směrů daných DNA, zatímco transkriptomika zkoumá vzorce genové exprese. Proteomika zkoumá dynamické proteiny a interakce mezi proteiny, zatímco metabolomika poskytuje pohled na metabolismus a metabolický profil buňky.

Bioinformatika

Jedná se o interdisciplinární obor, který vyvíjí strategie a nástroje založené na softwaru, aby získal znalosti o biologické datové sadě, zvláště když jsou informační sbírky obrovské a komplikované. Jako multidimenzionální vědní obor integruje bioinformatika vědu, softwarové inženýrství, datovou vědu, statistiku a matematiku za účelem interpretace a analýzy biologických datových souborů.

Bioinformatika byla použita pro in silico vyšetřování biologických průzkumů využívajících bio-statistické a matematické metody. Bioinformatika zahrnuje biologická vyšetření, která využívají počítačové programování jako rys svého technického přístupu, jen pro konkrétní analýzu „potrubí“, která se stále znovu používají, zejména v genomice. Bioinformatika se běžně používá k začlenění identifikace genů a jednonukleotidové polymorfismy (SNP).

Pravidelně se takové rozpoznatelné identifikace provádějí s cílem lepšího pochopení dědičných aspektů onemocnění, jedinečných variací, výhodných vlastností (zejména u druhů souvisejících se zemědělstvím) nebo kontrastních znaků mezi jednotlivci. Bioinformatika se navíc pokouší porozumět organizačním principům uvnitř DNA a sekvenci proteinů známých jako proteomika.

Jak souvisí genom a proteom

Několik minulých zpráv naznačovalo, že hladiny RNA nelze použít k předvídání hladin bílkovin. Ale v dalším vyšetřování KTH Royal Institute of Technology, které bylo zveřejněno v časopis Molecular Systems BiologyVědci ukázali, že hladiny proteinů lze očekávat od hladin RNA, pokud je použit specifický RNA-proteinový faktor pro daný gen.

Lidský genom obsahuje DNA a obsahuje pokyny potřebné pro stavbu a údržbu buněk. Aby směry byly sděleny, měla by být také „přečtena“ DNA, přepsána do mRNA, kterou lze použít k syntéze bílkovin. Transkriptom je součet všech transkriptů mRNA přítomných v buňce. Důležitým aspektem molekulární biologie je analyzovat, zda by daný gen mohl být použit k predikci odpovídajících hladin bílkovin.

Vědci vytvořili strategii založenou na hmotnostní spektrometrii, která je reprodukovatelná a citlivá na kvantifikaci za podmínek konzistentního stavu, celkového proteinu v buňce a porovnala tyto hladiny s odpovídajícími hladinami mRNA s využitím transkriptomiky.

Odpovídající hladiny transkriptu mRNA a proteinů se přesně neshodují, kromě případů, kdy je uveden genově specifický konverzní faktor RNA na protein (RTP) autonomní pro typ buňky, čímž se celkově zvyšuje předvídatelnost počtu kopií proteinu

Z přepsaných hladin mRNA. Poměr RTP se mezi různými geny liší o několik významných stupňů, až sto tisíc záhybů a je zjevně konzervován napříč různými typy buněk.

Tyto nové informace doporučují, aby bylo možné použít transkriptomové vyšetření jako nástroj k předvídání počtu kopií proteinu v buňce. Po celém světě probíhá řada studií, které záměrně rozhodují o úrovních transkriptu v buňkách, včetně nových metod, jako je genomika jedné buňky a prostorová transkriptomika.

Tyto informace naznačují, že transkriptomické zdroje založené na znalostech, vyvinuté jako rys těchto studií, budou významné také pro proteinové studie, což následně vytvoří atraktivní spojení mezi oblastí genomiky a proteomiky.

Aplikace genomiky a proteomiky

Data a poznatky získané ze studie genomiky lze použít v různých prostředích, včetně sociálních věd, biotechnologie a medicíny. Proteomika se používá k rozlišení vzorce exprese proteinů v reakci na podnět v určitém čase a dále k identifikaci funkčních proteinových sítí existujících na buněčné úrovni nebo v celém organismu

Aplikace genomiky

Lékařské aplikace

• Rostlinné vakcíny (orální), které poskytují imunitu při použití, často používají DNA a transgeny k výrobě povrchových antigenů. Bylo zjištěno, že tyto rostlinné vakcíny jsou u lidí slibné pro imunizaci proti hepatitidě B.
• Riziko malarické infekce je až o 80%sníženo dvoudílnou vakcínou formulovanou s DNA získanou z P. falciparum a modifikovaného viru Ankara.
• Fosmidomycin a FR-900098 jsou chemikálie, u kterých se testuje jejich inhibiční potenciál proti reduktoizomeráze DOX v těle, která hraje důležitou roli v životním cyklu P. falciparum (původce mozkové malárie).
• Genetické a efektivní poradenství snížilo tempo talasemie na Sardinii z 1 na 250 na 1 ze 4000 živě narozených dětí.

Biotechnologické aplikace

Genomika má několik aplikací v oblasti syntetické biologie a bioinženýrství. Vědci ilustrovali, že výroba částečně upravených typů mikroskopických organismů. Pro příklad genomu Mycoplasma genitalium byla použita při kombinování bakterie Mycoplasma laboratorium, u které bylo zjištěno, že má nezaměnitelné vlastnosti ve srovnání s původní bakterií.

Společenskovědní aplikace

Ochránci přírody využívají informace o sekvenování genomu k posouzení klíčových proměnných, které jsou spojeny s ochranou druhů. Tyto informace lze rovněž využít k rozhodování o dopadech evolučních procesů a získání genového vzorce konkrétní populace, což může navíc pomoci při formulování plánů na pomoc druhu a umožnit jim vzkvétat do budoucnosti.

Aplikace proteomiky

Proteomika v medicíně

• Proteomics byl poprvé použit Cancer Biologists pro identifikační a prognostické účely. Například v případě rakoviny vaječníků byla vytvořena proteomická identifikace založená na séru, která poukazuje na další techniku ​​identifikace onemocnění.
• Data sekvenování proteinů, která jsou v současné době přístupná pro různé mikroorganismy, která rychle poskytují pochopení jejich antibiotické rezistence a dále pro identifikaci nových kandidátů proti antimikrobiální rezistenci. Povrchově vylepšená laserová desorpce/ionizační doba letu (SELDI-TOF) se v současné době používá k rychlé identifikaci Chagasovy choroby, tuberkulózy, invazivní aspergilózy a spavé nemoci.
• Další pokroky v proteomice umožnily detailní zkoumání mechanismu stojícího za kardiovaskulárními chorobami, poskytující nejen identifikované změněné proteiny, ale navíc myšlenku na jejich změnu nebo modifikaci.
• Proteomics se navíc transformuje na kus procesu kontroly bezpečnosti, který je podroben potvrzení čistoty, účinnosti, bezpečnosti a identity různých krevních produktů v transfuzní medikaci.
• Proteomický přístup je významnou metodou pro celosvětový screening lézí souvisejících se skladováním v červených krvinkách a pro zkoumání fyziologických důsledků krevní transfuze

Proteomika ve vývoji léčiv

• Proteomika zaujímá extrémně přesvědčivou část ve fázi vývoje formulace, protože mechanismus onemocnění je často ukázán na úrovni bílkovin.
• V současné době mají téměř všechny farmaceutické organizace proteomickou divizi. Využití proteomiky ve formulačním průmyslu zahrnuje především identifikaci a schválení. Účinnost identifikace biomarkerů a rizika často dostupných dosažitelných biologických kapalin; a vyšetření týkající se složek medikamentózní aktivity nebo toxicity.
• Těžba proteomů se používá k nalezení nových antimalarických formulací, které se zaměřují na proteiny vážící puriny ve fázi infekce krve.
• Hlavními nejprodávanějšími formulacemi regulujícími onemocnění jsou buď proteiny, nebo působí zacílením proteinů. Pokrok v proteomice by mohl pomoci vytvořit přizpůsobené recepty pro lidi, pro lepší přiměřenost a méně náhodných vedlejších účinků.

Proč jsou počítačové databáze důležité v genomice a proteomice

Biologické databáze jsou považovány za knihovny biologických věd, shromážděné z vědeckých laboratorních experimentů, vysoce výkonné experimentální technologie, výpočetních zkoušek a publikovaných prací. Vykazují data z oblastí zahrnujících fylogenetiku, expresi mikročipových genů, metabolomiku, proteomiku a dokonce i genomiku.

Informace obsažené v souborech biologických dat zahrnují podobnost biologické struktury a sekvencí, klinické účinky mutace, buněčnou a chromozomální lokalizaci genu nebo proteinu, strukturu a funkci proteinu nebo genu. Soubory biologických dat lze rozsáhle klasifikovat do funkčních, strukturálních a sekvenčních databází. Sekvence proteinů a nukleových kyselin je načtena do databází obsahujících sekvence. Struktura proteinů a nukleové kyseliny je však k dispozici ve strukturách obsahujících databáze.

Soubory funkčních dat poskytují údaje o roli genových produktů ve fyziologii, jako jsou metabolické cesty, fenotypy mutantů a biochemická aktivita enzymů. Databáze modelových organismů jsou funkční, poskytují informace specifické pro daný druh. Tyto databáze jsou významnými nástroji, které pomáhají výzkumníkům zkoumat a rozpracovávat biologické mechanismy z biomolekulárních interakcí a struktur ve světle celého metabolického procesu probíhajícího v organismu a k pochopení evoluce druhů.

Tyto informace pomáhají zahájit boj proti několika chorobám, pomáhají v lékařských formulacích, předvídají různá dědičná onemocnění a při hledání základních fylogenetických spojení mezi druhy. Biologické informace jsou přenášeny v široké škále obecných a specializovaných datových sad. To často ztěžuje zajištění konzistence dat. Integrativní bioinformatika je jedním z oborů, které se snaží tento problém vyřešit poskytnutím jednotného přístupu.

Jedním uspořádáním jsou prostředky, kterými biologické databáze vzájemně odkazují na některé další datové sady s přístupovými čísly, aby spojily své informace dohromady. Pro pochopení přirozených datových sad jsou zásadní relační datové sady, myšlenky softwarového inženýrství a nápady na obnovu informací digitálních knihoven. Navrhování souboru biologických dat, vývoj a správa bioinformatiky. Složky dat obsahují informace z výzkumných prací, sekvenci genů, klasifikaci znaků a ontologii, tabulky a citace. Ty jsou často zobrazovány jako poloorganizované informace a mohou být prezentovány jako tabulky, struktury XML a záznamy oddělené klíčem.

Aplikace genomiky a proteomiky při zlepšování plodin

S blížícími se změnami životního prostředí se očekává, že rychle se rozvíjející celosvětová populace, která by měla během třiceti let překonat 9 miliard jednotlivců, a rostoucí potřeba přírodních zdrojů, jako je voda a minerály, budou významnější zkušenosti v zařízeních udržitelné produkce potravin zaručovat efektivní výnosy plodin a aplikace.

K dosažení těchto cílů jsou zapotřebí nové metody pro zajištění plodin proti biotickému a abiotickému stresu a pro odvíjení mechanismu vývoje životaschopnosti osiva. Metody „Omics“ jsou i nadále slibnými metodami pro takové vyšetřování. Jelikož jsou kompletní genomy přístupné pro rozšiřující se počet plodin a modelových rostlin, integrované přístupy „Omics“ nebo systémová biologie pomohou rozmotat základní mechanismus komplexních vlastností rostlin, jako je ochrana na molekulární úrovni před stresem.

K jednoznačnému pochopení regulace proteinů ve složitých biologických sestavách je nutné dalekosáhlé použití kvantitativních proteomických metod ve spojení s moderními zobrazovacími postupy pro mapování a identifikaci PTM. Takové multidisciplinární systémy budou rovněž podporovat plán přístupů ke zmírňování škodlivých dopadů stresorů rostlin a rozvíjení prospěšných spojení mezi rostlinami a mikroby. Zkoumání systémové biologie rovněž pomůže při reprodukci silných plodin, které jsou šetrné k environmentálnímu stresu a mají velký přínos pro zdraví. Budoucnost proteomických úvah o plodinách zaměřených na pochopení strukturálního důvodu komunikace mezi biomolekulami bude zásadní pro řízení funkce mikrobiálních proteinů a příbuzných plodin.

Genomika a proteomika v rakovině

Vývoj malignity je poháněn souborem změn DNA v přibližně 40 000 genech přítomných na chromozomech. U nádorů jsou chromozomální abnormality normální. Aberace v procesu opravy DNA mohou vyvolat nestabilitu v genomu, což může řídit další progresi onemocnění. Genetický kód je skutečným hráčem v celém procesu, 100,000 10 až XNUMX milionů proteinů, které v (pre) maligních buňkách lze rovněž upravit několika způsoby.

Během předchozího desetiletí se náš pohled na lidský genom a genomiku (zkoumání lidského genomu) v (pre) malignitách masivně rozšířil a Proteomics (zkoumání proteinového doplňku genomu) se také rozjelo. Oba převezmou nepopiratelně významnou část.

Aplikace jsou zatím omezené, nicméně důkaz je zatím slibný. Nahradí genomika tradiční identifikaci nemocí nebo jinou prognostickou metodologii? V případě rakoviny prsu je řada genové exprese účinnější než konvenční metody, avšak u endometriální hyperplazie jsou vlastnosti, které jsou kvantitativně morfologické, dražší než genetické testování. Na solidní argumenty je ještě příliš brzy, tím spíše, že se očekává rychlý růst genomiky a proteomiky. Bez ohledu na to, vezmeme -li v úvahu všechny věci, zaujmou ústřední postavení při monitorování, diagnostice a porozumění rakovině.

Závěry

Tento článek obsahuje klíčové pojmy a informace týkající se věd „Omics“, konkrétně genomiky a proteomiky.

Také čtení:

• Rozdíl mezi odpařováním a odpařováním
• Rozdíl mezi momentem a momentem

Dr. Abdullah Arsalan

Jsem Abdullah Arsalan, dokončil jsem doktorát z biotechnologie. Mám 7 let zkušeností s výzkumem. Dosud jsem publikoval 6 článků v časopisech mezinárodní pověsti s průměrným impakt faktorem 4.5 a několik dalších je v úvahu. Prezentoval jsem výzkumné práce na různých národních a mezinárodních konferencích. Mým předmětem zájmu je biotechnologie a biochemie se zvláštním důrazem na proteinovou chemii, enzymologii, imunologii, biofyzikální techniky a molekulární biologii.