27-rasm.
Deletsiya
mexanizmi.
[62]
turli organizmlar genomlarining ma‘lum nukleotidlar ketma-ketligi aniqlangandan
son‘ng mumkin bo‗lgan.
Shunga ko‗ra, proteomika genomikaga qaraganda ob‘ektiv jihatdan
murakkabroq, chunki organizm genomi ko‗p hollarda hayot davomida o‗zgarmaydi,
lekin uning barcha oqsillari doimiy ravishda o‗zgarib turadi. Hatto bitta
organizmning har xil tipdagi hujayralari proteomlari farq qiladi. Bundan tashqari,
proteomni o‗rganish boshqa holatlar bilan murakkablashadi, masalan, ko‗plab
oqsillar translyatsiyadan keyingi o‗tadigan modifikatsiyalarga asosan, proteomika
bo‗limlari translyatsiyadan keyingi modifikatsiyani o‗rganish bilan shug‘ullanadi-
fosfoproteomika va glikoproteomika. Ko‗pgina oqsillarning faolligi uchun boshqa
oqsillar va RNK bilan o‗zaro aloqalar juda muhimdir, bu ularning
identifikatsiyasini ham qiyinlashtiradi. Va nihoyat, ba‘zi oqsillar shu qadar qisqa
vaqt ichida mavjud bo‗lib, shunchalik tez parchalanadiki, ularni mavjud usullar
yordamida o‗rganish juda qiyin.
Proteomika usuli bilan olingan ma‘lumotlar turli xil kasalliklarning
sabablarini, masalan, neyrodegenerativ kasalliklar sabablarini, shuningdek davolash
usullarini chuqurroq anglashni shakllantirish uchun ishlatilishi mumkin. Proteomika
yangi vaksinalar yaratish uchun mos antigenlarni izlash bilan shig‘ullanadi. Turli xil
saraton kasalliklarida maxsus oqsillarni aniqlash biomarker diagnostikasi, saraton
kasalliklarini tashxis qilishda va davolash uchun katta ahamiyatga ega.
Proteomika tarixi 1950 yilda, Edman oqsillarni sekvenirlash usulini taklif
qilganida boshlanadi. 1958 yilda Frederik Senger tadqiqot guruhi insulinning
aminokislotalar ketma-ketligini aniqladi. 1959 yilda immunotahlil usuliga asos
solindi, bu usul oqsillarni o‗rganish uchun katta ahamiyatga ega edi. 1967 yilda
Edman usuli yordamida oqsillarning aminokislota ketma-ketligini aniqlaydigan
birinchi avtomat sekvenator yaratildi. 1970 yilda Laemmli denaturasiya uslubi
asosida poliakrilamidli gel elektroforez yordamida oqsillarni ajratish usulini taklif
qildi va 1975 yilda uning asosida ikki o‗lchamli elektroforez texnikasi ishlab
chiqildi. 1984 yilda elektrosprey ionizasiya usuli ixtiro qilindi, bu oqsillarni mass-
spektrometriya uslubi yordamida o‗rganish imkonini berdi va 1985 yilda MALDI
[63]
ionlash usuli taklif qilindi. MALDI-
Matrix-assisted laser desorption/ionization
ingliz so‗zidan olingan bo‗lib, matrisali-faollashgan lazerli desorbsiya-ionlanish
ma‘nosini anglatadi, ya‘ni tahlil qilinayotgan modda va matritsaga lazer nurlari
impulslarini ta‘sir qilishi asosida ionlanish yuzaga kelishi natijasida amalga
oshiriladi.
1994 yilda mass-spektrometriya bo‗yicha olingan ma‘lumotlar asosida
shakllangan birinchi peptid xaritalari paydo bo‗ldi. 1996 yilda aspirant Mark Uilkins
―proteome‖ atamasini kiritdi va keyingi yil "proteomika" atamasi paydo bo‗ldi.
1999 yilda fragmentlarni bashorat qilish uchun birinchi dasturlar paydo bo‗ldi,
ularning massalari oqsillar ketma-ketligi bo‗yicha mass-spektrometriya yordamida
aniqlandi. 2001 yilda дробовик uslubi asosida proteomika sohasining rivojlanishiga
asos solindi va 2014 yilga kelib ushbu usul bitta namunada 20 ming odam oqsilini
aniqlashga imkon berdi. Hozirgi vaqtda nafaqat mass-spektrometriyaning har xil
turlari kabi proteomika usullarini ishlab chiqish va takomillashtirish, balki
proteomik ma‘lumotlarni izohlash uchun yangi dasturlar ham mavjud. Proteomika
sohasida eng dolzarb muammolardan biri bu oqsil iosintezi va uning genetic
boshqarilishi muammosi hisoblanadi.
Oqsil biosintezi
– mRNK va tRNK molekulalari ishtirokida ribosomalarda
paydo bo‗ladigan aminokislotalardan polipeptid zanjiri sintezining murakkab ko‗p
bosqichli jarayoni. Protein biosintezi jarayoni sezilarli energiya sarfini talab qiladi.
Oqsillar yuqori molekulyar organik moddalar bo‗lib, ular zanjirga peptid bog‘lari
bilan bog‘langan alfa-aminokislotalardan iborat. Tirik organizmlarda oqsillarning
aminokislota tarkibi genetik kod bilan aniqlanadi, aksariyat hollarda 20 ta standart
aminokislotalar
sintezda
ishlatiladi.
Ularning
ko‗plab
birikmalari
oqsil
molekulalarining turli xil xususiyatlarini beradi. Bundan tashqari, oqsil tarkibidagi
aminokislotalar ko‗pincha translyatsiyadan keyingi modifikatsiyani boshdan
kechiradi, bu ham protein o‗z vazifasini bajara boshlashidan oldin, ham hujayradagi
"vazifasi" paytida yuz berishi mumkin. Ko‗pincha, tirik organizmlarda bir nechta
oqsil molekulalari murakkab komplekslarni, masalan, fotosintez kompleksini hosil
qiladi.
[64]
Oqsillarni o‘rganish usullari.
Oqsillarni o‗rganishda an‘anaviy yondashuv
ularni to‗qima va hujayralardan ajratib olishni, keyinchalik tozalashni o‗z ichiga
oladi, buning natijasida tozalangan oqsilning tuzilishi va funktsiyasini tahlil qilish
mumkin bo‗ladi. Proteomika boshqacha yondashuvni qo‗llaydi: hujayraning
tarkibidagi barcha oqsil tarkibini bir bosqichda ko‗rish va tahlil qilish mumkin. Bu
mass-spektrometriya va ikki o‗lchovli elektroforez kabi usullar va texnologiyalar
paydo bo‗lishi va rivojlanishi tufayli mumkin bo‗ldi. Biroq, proteomika usullari bu
ikki misol bilan cheklanib qolmaydi.
Edman usuli. Edmanning degradatsiyalash
usuli peptidlarning birlamchi
ketma-ketligini aniqlashning eng qadimgi usullaridan biridir. 1950-1956 yillarda
shved biokimyosi Pyer Viktor Edman tomonidan ishlab chiqilgan. Usulning
mohiyati o‗rganilayotgan peptidni ma‘lum reaktivlar to‗plami bilan qayta ishlashdan
iborat bo‗lib, bu ketma-ketlikning N-uchidan bitta aminokislotani chiqarib
tashlashga olib keladi. Reaktsiyani siklik takrorlash va reaktsiya mahsulotlarini
tahlil qilish peptiddagi aminokislotalarning ketma-ketligi to‗g‘risida ma‘lumot
beradi. Edman usuli yigirmanchi asrning ikkinchi yarmida keng tarqaldi. Hozirgi
vaqtda usulning o‗ziga xos kamchiliklari - reaktsiyaning miqdoriy bo‗lmagan
yo‗nalishi, bir nechta jarayonlar tufayli amalda qo‗llanilmaydi.
1953 yilda Frederik Senger insulin gormoni aminokislota ketma-ketligini
aniqladi. N-terminal qoldig‘ini nishonlash va identifikatsiyalash uchun Senger 1-
ftor-2,4-dinitrobenzoldan foydalanishni taklif qildi. Oqsilning N-terminal qoldig‘i
ushbu reagentga bog‘langandan so‗ng, polipeptid zanjiri xlorid kislota bilan alohida
aminokislotalarga gidrolizlanadi va belgilangan qoldiq aniqlanadi. Agar oqsil bir
nechta polipeptid zanjiridan iborat bo‗lsa, u holda ikkala N-terminal qoldiqlari
belgilanadi, ya‘ni oqsil tarkibidagi individual polipeptid zanjirlari soni aniqlanadi.
Barcha oqsillar ketma-ketligini ketma-ketlashtirish uchun ko‗pincha Edmanning
sekvens usuli qo‗llaniladi. 1960-yillarda Edman uslubini amalga oshiradigan
avtomat sekvenatorlar yaratildi. Sengerni aniqlashi uchun 10 yildan ko‗proq vaqtni
talab qilgan insulinning birlamchi tuzilishini endi bir necha kun ichida proteinlarni
to‗g‘ridan-to‗g‘ri sekvenirlanish yo‗li bilan olish mumkin.
[65]
Hozirda Edman usuli genom ketma-ketligi noma‘lum bo‗lgan organizmlarni
o‗rganishda kamdan-kam qo‗llaniladi. An‘anaviy oqsillar ketma-ketligi, ularning
ko‗pgina
xususiyatlarini
masalan,
translyatsiyadan
keyingi
modifikatsiyalar,
genlar
ketma-ketligining
tanib
bo‗lmaydigan
qismlarini
o‗rganishda
ishltiladi.
Aksariyat
oqsillarni
ketma-ketlikgini aniqlashdan
oldin
maxsus
usulda
tayyorlash kerak. Birinchidan, oqsil tarkibidagi disulfid bog‘lanishlari, kislota bilan
oksidlanish yoki, ditiotreytol bilan qaytarilish reaksiyasi natijasida yo‗q qilinadi.
Bundan tashqari, oqsil zanjiri maxsus proteazalar tomonidan bo‗laklarga bo‗linadi,
chunki uzun oqsillarni ketma-ketligi past darajadagi aniqlikka ega. Odatda, gidroliz
uchun tripsin fermenti ishlatiladi, ushbu ferment lizin yoki arginin qoldig‘iga
tegishli bo‗lgan peptid bog‘lanishlariga ta‘sir qiladi. Shuning uchun, to‗liq gidroliz
paytida oqsil tarkibidagi lizin va arginin qoldiqlari soni tripsin orqali aniqlansa,
hosil bo‗lgan bo‗laklar sonini taxmin qilish mumkin bo‗ladi. Olingan bo‗laklar
elektroforez yoki xromatografiya usuli bilan qo‗shimcha ravishda tozalanadi va
Edmanga ko‗ra ketma-ketlik hosil bo‗ladi. Oqsil bo‗laklarini ajratib ketma-
ketliklarni olish uchun tripsin tomonidan aniqlanadigan qismlar va oqsilning boshqa
qoldiqlarini taniy oladigan maxsus ferment bilan bo‗laklarga bo‗linadi. Olingan ikki
hil bo‗laklar umumiy oqsilning ketma-ketligiga asoslanib, oqsilning to‗liq
aminokislotalar ketma-ketligi tiklanadi.
Dostları ilə paylaş: |