Технология Любая хорошая наука начинается с хороших

Технология
Любая хорошая наука начинается с хороших аналитических технологий и
протеомика не является исключением. В этой быстро развивающейся области
основным вызовом является понимание механизма взаимодействия около
300,000 протеинов в человеческом организме. Какова потенциальная выгода
установления этих механизмов? Быстрая разработка лекарственных средств и
новейших методов излечения болезней, с которыми медицина боролась веками.
В настоящее время большая часть работ в протеомике выполняется с
использованием 2-D PAGE (двумерного гель-электрофореза на
полиакриламиде). Этот метод всегда будет играть большую роль в протеомных
исследованиях. Однако, объем работ, которые необходимо выполнить, требует
использования методов и приборов с большими производительностями,
информативностью и чувствительностью. Большинство ученых мира,
работающих в области протеомики сегодня уверены, что методы,
комбинирующие высокоэффективную жидкостную хроматографию и тандемную
масс-спектрометрию могут обеспечить быстрый прорыв в протеомике.
Например, группа аналитиков недавно проанализировала небольшое
количество образца клеток Hep-G2 (гепатоплазма человеческой печени) в
течение пяти часов с использованием жидкостного хроматографа Surveyor® и
масс-спектрометрического детектора с анализатором ионная ловушка LCQ
DECA XP. Полученные результаты были подвергнуты сравнению по
индексированной базе данных человеческих протеинов с использованием
программного пакета TurboSEQUEST®. В общей сложности были
идентифицированы 95 протеинов. В противоположность этому другая группа
исследователей, использовавшая более традиционные методы 2-D гельэлектрофореза идентифицировали 25 секреторных протеинов из такого же
образца, потратив на это значительно больше времени.
Введение в протеомику
Thermo Finnigan видит в этой быстро развивающейся области науки огромное
поле для деятельности компании, разрабатывающей и производящей
высокотехнологиченое аналитическое оборудование. Хроматография, массспектрометрия и программные продукты - это основные инструменты в этой
области науки и компания сосредоточила лучшие свои силы в этом
направлении для того, чтобы разрабатывать новые приборы и
совершенствовать методы, уже широко используемые учеными.
Однако, многие до сих пор спрашивают - что такое протеомика? Просто говоря,
протеомика - это изучение белков и их взаимодействия в живых организмах, в
том числе в человеческом. Ученые в области протеомики исследуют
"производство" протеинов (белков), их декомпозицию и замену белков внутри
тела. Они также изучают как протеины модифицируются после их генерации в
организме.
Часто можно прослеживать связь между изменениями протеинов и их
взаимодействием и болезненными состояниями. Таким образом, протеомика
может значительно ускорять разработку лекарственных средств и гораздо
быстрее вложить в руки пациента новое эффективное лекарство. Сегодня
более 95 процентов всех фармакологических средств на рынке нацелены на
воздействие на протеины. Протеомика может помочь идентифицировать и
оценить новые целевые протеины гораздо эффективнее и с
систематизированным подходом, что, в свою очередь, может ускорить
разработку новых диагностик и терапевтических средств.
Протеины известны около 200 лет. В начале XIX столетия химики выбрали имя
"протеины" для этих веществ от греческого слова "proteios", означающего
"удерживающий первое место". В русском языке эти вещества называются
"белками", что вероятно связано с цветом одного из самых распространенных
белков - альбумина, когда он сворачивается по действием высокой
температуры. Важность протеомики можно представить себе по одному
примеру ее раннего развития. В начале XX века исследователи обнаружили
альтернативные формы инсулина и, таким образом, спасли и продлили
миллионы жизней людей, страдающих диабетом.
Несмотря на особую важность исследования этих веществ большая часть
работ в биологии во второй половине XX века была сосредоточена на
исследованиях генов и ДНК (деоксирибонуклеиновой кислоты). Эти работы
базировались на основополагающем открытии, сделаном James Watson,
Francis Crick и Maurice Wilkins, которые получили в 1962 году Нобелевскую
премию за объяснение двойной спиральной структуры ДНК.
Генные исследования и протеомика комплиментарны в том смысле, что гены,
составленные из ДНК, определяют производство специфических протеинов.
Однако, как писал в 1998 году исследователь Norman G. Anderson "ДНК - это,
на самом деле, не нижняя точка: любой современный учебник биологии
объясняет, что протеины определяют активную жизнь клетки, в то время как
нуклеиновые кислоты представляют собой только план этой активности".
Другими словами, биология в действительности реализуется на уровне
протеинов.
Наиболее значимый и разрекламированный прорыв последних лет это
картирование генома человека, в результате чего создается атлас,
включающий от 30,000 до 40,000 генов, определяющих составляющие
человеческого тела. По сравнению с этим вызов, стоящий перед протеомикой,
значительно серьезнее. По некоторым оценкам число протеинов в
человеческом теле около 300,000 или больше - в 10 раз больше, чем
количество генов в человеческом теле. Эти протеины, конечно, могут
взаимодействовать друг с другом и число таких взаимодействий не поддается
подсчету.
В то время как определение последовательностей генома человека является
основой полномасштабного исследования протеинов, необходимо помнить, что
исследования протеинов были предметом инетреса ученых в течение
длительного времени. Исследователи, работающее в протеомике, просто
смеются над утверждениями о том, что эта область науки только сейчас
появилась. На самом деле, в начале 1980 годов Anderson возглавлял
специальную группу индексирования протеинов человека, которая пыталась
проводить систематические исследования протеома человека и развивать
аналитические методы, необходимые для этих исследований. Эти попытки
натолкнулись на отсутсвие политической поддержки и финансирования, в
равной степени как и ограничений со стороны технологического уровня.
Сегодня, исследования протеинов оказались в центре внимания по двум
причинам. Во-первых, геном расшифрован и ускорение протеомных
исследований является следующим логическим шагом. Во-вторых, технология
проведения протеомных исследования быстро развивается. Thermo Finnigan,
мировой лидер в обеспечении этой области науки аналитическими
технологиями и оборудованием, делает все возможное для разработки и
обеспечения ученых приборами и методологии для выполнения
высококачественных исследований
Протеины служат для выполнения огромного числа функций в организме. Эти
протеины включают:
катализаторами таких функций как
пищеварение
из легких к другим частям тела
фиброзную основу соединительных тканей в животных
источником аминокислот для организмов детенышей млекопитающихся
концентрацию сахара в крови
и детектируют химические сигналы передаваемые другими нервными клетками
жвижении мышц
, которые защищают организм от болезней
Протеины производятся или "выражаются" рибонуклеиновой кислотой (RNA или
РНК), которая определяется ДНК в генах. Каждый протеин - это цепочка
аминокислот. В человеческом теле используются только 20 аминокислот для
производства протеинов, но эти аминокислоты выстраиваются в цепочки
бесчисленным количеством способов. Порядок или последовательность.
аминокислот играет огромную роль а определении функции конкретного белка
в организме. Другим определяющим фактором является структура протеина.
Порядок, в котором выстраиваются аминокислоты, диктуется определенными
фрагментами ДНК, называемыми нуклеотидами. Каждый нуклеотид содержит
сахарную группу, фосфатную группу и одно из четырех соединений,
называемых базовыми. Эти четыре базы - аденин, тимин, цитозин и гуанин.
Прядь спирали ДНК в действительности состоит из цепочки нуклеотидов. Три
нуклеотида в ряд образуют кодон и порядок базовых веществ в кодоне диктует
какая из 20 аминокислот будет производиться. Например, если три базовых
вещества стоят в следющем порядке - тимин, цитозин, аденин - будет
производиться серин. Однако, если базы стоят в следующем порядке - аденин,
цитозин, тимин - будет производиться треонин. Таким образом цепочка ДНК
производит многочисленные аминокислоты, которые, затем, связываются друг
с другом для формирования протеинов.
Проблемы с протеинами
Практически все болезни могут быть прослежены до изменений, происходящих
на протеиновом уровне. Например:
производство протеинов. К примеру, это происходит при серповидной
клеточной анемии. Протеин гемоглобин вызывает превращение красных
кровяных телец в ненормальную серповидную форму поскольку одно из
базовых веществ в кодоне неправильно заменено другим. Формирование одной
неправильной аминокислоты вызывает ненормальность в гемоглобине, клетки
которого принимают серповидную форму.
создания по плану ДНК) для того, чтобы способствовать выполнению ими
определенных функций в организме. Например, протеины, которые вызывают
образование кровяных тромбов остаются неактивными до тех пор, пока не
претерпевают соотвествующих изменений. Следовательно, неправильная
послетрансляционная модификация является второй причиной неправильного
функционирования протеинов.
- это полиморфизм. Это
небольшие вариации ДНК, которые делают индивидуальных живых особей
отличными друг от друга. Этот же полиморфизм также делает некторые особи
более склонными к определенным болезням и эта склонность неизбежно
прослеживается до ненормальности генерации и взаимодействия протеинов.
Протеомика открывает прекрасную возможность систематического изучения
процессов генерации и взаимодействия протеинов. Thermo Finnigan служит
этому важнейшему разделу науки, обеспечивая исследователей
оборудованием высочайшего качества, высокотехнологичными аналитическими
системами и программным обеспечением.
.
Компоненты протеомных аналитических систем


Surveyor LC System - Первая хроматографическая система специально
оптимизированная для LC/MSn применений. Короткий цикл анализа
образцов, высокая производительность и великолепный характеристики
при малых скоростях потоков создают специальные условия для
напряженной работы лаборатории, через которую проходит огромное
количество образцов. Система высокоэффективной жидкостной
хроматографии Surveyor LC, соединенная с мощнейшим программным
обеспечением Xcalibur для ВЭЖХ/ MСn, создает ядро всех подобных
систем. Система ВЭЖХ Surveyor LC включает в себя модуль подготовки
растворителей - Solvent Platform , насос Surveyor MS Pump со
встроенным дегазатором, автодозатор Surveyor Autosampler и детектор
фото-диодная матрица Surveyor PDA. Модульная система вертикального
построения занимает всего 14 дюймов (35.56 cm) пространства стола
Finnigan LTQ FT - самый мощный прибор для идентификации пептидов и
белков
Finnigan LTQ FT это гибридный масс-спектрометр, соединяющий в себе
возможности выделения ионов и многомерного массспектрометрического анализа в линейной квадрупольной ионной ловушке
с высочайшим разрешением и точностью определения массы на массспектрометре ионно-циклотронного резонанса. Это единственный прибор,
позволяющий проводить анализ целых белков (так называемая, Topdown протеомика). Измерение точных масс позволяет однозначно
определять массы фрагментов пептидов, а высокое разрешение делает
возможным определять состояние заряда полипротонированных ионов.




Не существует в мире более мощного прибора для решения задач
протеомики, метаболомики и липидомики чем LTQ FT
Finnigan LTQ ORBITRAP - новые возможности масс-спектрометрии в
протеомике и анализе малых молекул
FinniganFinnigan LTQ ORBITRAP - новейшая разработка Thermo Electron
- также гибридный прибор, использующий возможности линейной
квадрупольной ионной ловушки. Вторая часть этого прибора революционно новый масс-анализатор орбитальная ловушка ионов
способен работать в режиме высокого разрешения и определять точные
массы ионов, лишь незначительно уступая ионно-циклотронному
резонансу. При этом в орбитальной ловушке ионов не используются ни
магнитные поля, как в ионно-циклотронном резонансе, ни радиочастоты,
как в тороидальных или линейных квадрупольных ионных ловушках.
Этот уникальный прибор обеспечивает идентификацию молекул
пептидов и белков небольшого размера, а также позволяет проводить
количественные анализы очень сложных образцов в очень сложных
матрицах как в исследовательских работах, так и при рутинном анализе
пептидов, белков, гормонов, допинговых средств, лекарственных
препаратов.
Finnigan LTQ и Finnigan LXQ - мощь многомерного массспектрометрического анализа и невиданная чувствительность
Новая технология линейных квадрупольных ионных ловушек Finnigan
LTQ и LXQ обеспечивает высочайшую чувствительность наряду с
широкими возможностями многомерного анализа (МС10) с
подтверждением молекулярной массы и структурные анализы методом
ВЭЖХ/MС/MС. Селективность MС/MС обеспечивает однозначную
идентификацию соединений и дает возможность получать превосходные
количественные результаты для сложных матриц. ВЭЖХ/МС/МС системы
с линейными квадрупольными ионными ловушками позволяют получать
уникальные результаты как при быстром скрининге белков и пептидов,
так и при их детальном исследовании.
Finnigan LCQ ADVANTAGE - Быстрая идентификация компонентов
Thermo Finnigan LCQ ADVANTAGE это компактный, настольный массспектрометр с анализатором ионная ловушка, способный выполнять
анализы с подтверждением молекулярной массы и структурные анализы
методом ВЭЖХ/MС/MС. Селективность MС/MС обеспечивает
однозначную идентификацию соединений сравнением со спектральной
библиотекой и дает возможность получать превосходные
количественные результаты для сложных матриц. Система, включающая
LCQ ADVANTAGE, обеспечивает мощнейший инструмент для решения
задач, возникающих при разработке лекарственных средств и рутинном
протеомном анализе.
Finnigan LCQ DECA XP - Полное определение структуры
LCQ DECA XP - это высокочувствительный масс-спектрометр с
анализатором ионная ловушка, самый высокочувствительный и
специфичный прибор среди всех систем ВЭЖХ/ MСn. LCQ DECA XP
может выполнять самые сложнейшие анализы с использованием
изощренных функций, таких как Dynamic Exclusion™, WideBand
Activation™, и Normalized Collision Energy™ для получения максимальной
информации от одной единственной разгонки. Эти методы анализа

комбинируются с мощностью многомерной масс-спектрометрии MSn для
достижения максимально достижимого уровня определения структуры.
Thermo Finnigan LCQ DECA XP - идеальный MSn масс-спектрометр для
изучения метаболизма, анализа чистоты образцов, идентификации
протеинов и других сложнейших применений.
TurboSEQUEST™ - новый пакет программного обеспечения для
автоматической идентификации протеинов. Обеспечивает быструю и
точнейшую идентификацию даже при низких концентрациях белков в
сложных смесях.