Закреплённая за Россией в международном проекте «Протеом человека» 18-я хромосома расшифрована на 85%. Идентифицированы около 250 её основных белков, а в наступившем 2013 году учёные обещают найти остальные. После объектом исследования станут модифицированные белки, которых, предположительно, не менее 15 000. Авторы российской части проекта уже написали отчёт о первых результатах работы, получивший положительные оценки международной комиссии экспертов.
Александр Арчаков: «Нет универсальной, рутинной технологии, которая позволила бы детектировать белки так же, как ранее расшифровывали геном»
Впервые страны – участницы международного проекта «Протеом человека» отчитываются за предварительные результаты исследований. Российские учёные, представляющие около десяти институтов разной ведомственной принадлежности, подводили итог по своей части проекта – изучению белков, кодируемых 18-й хромосомой. По оценке координатора с российской стороны, директора НИИ биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича РАМН академика РАМН Александра Арчакова, сегодняшние задачи даже сложнее, чем в предыдущем, сопоставимом по масштабу и значению проекте «Геном человека», в котором, к слову, Россия не участвовала.
«Тогда требовалось инвентаризировать все гены как источники информации, сейчас необходимо обнаружить и количественно проанализировать сами молекулярные машины, которые продуцируются генами, – белки, – говорит А.И. Арчаков. – Технологии используются современные, но не такие могучие, как в геномике. Нет универсальной, рутинной технологии, которая позволила бы детектировать белки так же, как ранее расшифровывали геном. Чтобы решать поставленные задачи, приходится постоянно повышать чувствительность методов вплоть до того, чтобы регистрировать отдельные молекулы в одном микролитре биологической жидкости».
К настоящему времени идентифицированы около 250 основных (немодифицированных) белков, кодируемых на 18-й хромосоме (около 85%). В 2013 году должны быть обнаружены остальные предсказанные из генома белки, а также измерена их концентрация в плазме крови и клетках печени.
«Для каждого белка мы выбирали несколько пептидов, составляли для них расчётные карты фрагментации, запускали разработанный нами метод поиска этого белка, рассчитывали все хроматографические и масс-спектрометрические параметры, – рассказывает о ходе исследования один из участников проекта, научный сотрудник лаборатории системной биологии кандидат биологических наук Артур Копылов. – В конечном итоге выдавался ответ, есть ли искомые пептид и белок, сколько пептидов для данного белка мы нашли. На сегодняшний день недетектированными остаются 27 белков. Предполагаем, что они очень низкокопийны, то есть содержатся в крайне малых концентрациях. Но мы уже нашли перспективные способы их обнаружить, и описание разработанного нами подхода уже опубликовано и является первым заявлением в мире о достижении столь высокой чувствительности».
После исследователи намерены искать различные изоформы каждого из белков, а также хотя бы по одной пост-трансляционной модификации каждого белка. Эти знания помогут сформировать представление о неком золотом стандарте нормы концентрации определённых белков и их модифицированных формах в различных местах локализации, а также патологическом отклонении от этого стандарта. Практический выход – персонифицированная медицина, то есть возможность диагностировать опасные заболевания на ранних стадиях. По сегодняшним представлениям учёных, белки 18-й хромосомы ассоциированы с такими заболеваниями, как шизофрения, болезнь Альцгеймера, некоторые формы рака.
Перспективы применения результатов протеомных исследований возможны лишь при условии внедрения в медицину прогрессивных методик для анализа процессов, происходящих в клетке, и, соответственно, чувствительных приборов, позволяющих применять этот подход.