A proteomika jelene és jövője a nutrigenomikában és a nutrigenetikában; Személyre szabott táplálkozás
A táplálkozási kutatás új korszaka ezt az empirikus tudást bizonyítékokon alapuló molekuláris tudományra fordítja, mivel az élelmiszerben lévő komponensek rendszer-, szerv-, sejt- és molekula szinten kölcsönhatásba lépnek testünkkel. A modern táplálkozási és egészségügyi kutatások az egészség előmozdítására, a betegségek kialakulásának megelőzésére vagy késleltetésére, valamint a teljes élet teljesítményének optimalizálására összpontosítanak. Ezek a célok holisztikus megközelítést igényelnek (a személy egésze), mivel az egészség egyik aspektusának táplálkozásbeli javítását nem veszélyeztetheti egy másik állapot romlása.
Az étrendi összetevők összetett keverékekben jelennek meg, ezért nemcsak az egyes vegyületek koncentrációja, hanem a közöttük lévő kölcsönhatások is befolyásolják a végső összetevő biológiai hozzáférhetőségét és biohatásosságát.
A fehérjék az emberi test gyakorlatilag minden biológiai folyamatának kulcsszereplői. A proteomika a nutrigenomika központi platformja, amelynek célja holisztikusan megérteni, hogyan fejeződik ki genomunk az étrendre adott válaszként.
A nutrigenetika a genetikai hajlamra és az étrendre való hajlamra összpontosít, és felhasználható a táplálkozási intervenciós vizsgálatokba beiratkozott emberek csoportjainak rétegzésére és a válaszadók elkülönítésére a nem válaszadóktól ezen emberek között.
Az epigenetika magában foglalja azoknak a biokémiai változásoknak a vizsgálatát, amelyek nem módosítják a dezoxiribonukleinsav (DNS) szekvenciát mind a DNS-ben, mind a DNS-kötő fehérjékben, és úgy tűnik, hogy olyan formátumot biztosítanak az anyagcsere számára, amely egy életszakaszig tarthat életet, vagy akár öröklődik egyik generációról a másikra. A proteomika itt is szerepet játszik, mivel képes azonosítani a DNS-t pakoló fehérjék transzlációs módosításait (például acetilezését), és ezáltal segíthet az úgynevezett hisztonkód megfejtésében.
A proteomika a táplálkozásban azonosítja és számszerűsíti a bioaktív fehérjéket és peptideket, miközben megválaszolja a táplálkozási biohatékonyság kérdését a fehérje és peptid markerek tisztázásával. A proteomika bioaktív anyagokat és biomarkereket szállít.
A táplálkozási hatékonyság bizonyítására genomi platformokat alkalmazunk, például transzkripptikát, proteomikát és metabolomikát; genetikai technikákat használunk a hajlam és az érzékenység feltárására; és epigenetikát alkalmazunk az anyagcsere programozásának és az imprinting megértéséhez.
A proteomika korlátozó analitikai kihívása nem a tömeg pontossága (jelenleg sub-ppm szintnél), sem a tömegfelbontás (jelenleg százezrek szintjén), sem az abszolút érzékenység (jelenleg az attomoláris tartomány szintjén [aM vagy 10-18 mol)]. spektrométerek, de a fehérjekoncentrációk dinamikus tartományában (például 1012-re becsülve az emberi vérben), ami elégtelen mintavételhez, redundanciához és reprodukálhatatlansághoz vezetett az azonosításban és a fehérje mennyiségi meghatározásában.
A tömegspektrometrián (MS) alapuló jelenlegi proteom platformok képesek 10 4 dinamikus tartományt végrehajtani. Ez azt jelenti, hogy a fennmaradó és elérhetetlen alacsonyabb fehérjetartalmú proteomot a legdúsabb fehérjék kimerítésével (pl. A többszörös affinitás-eltávolító rendszer, amely specifikusan eltávolítja a 7–14 magasabb fehérjét a plazmában), vagy szelektív fehérjegazdagítással kell meghatározni., immobilizált fém affinitáskromatográfiával vagy titán-dioxid technikákkal a foszfoproteinek, lektinek, valamint a sejtfelszíni befogási technika glikoproteinek esetében).
A fehérje mennyiségi meghatározásának jelenlegi eszközei gél vagy MS alapúak. A 2DE-proteomika előnyben részesített standardja a differenciál gélelektroforézis (DIGE) kvantálás, az elválasztott fehérjék differenciálfestésével és képelemzéssel. A DIGE alternatívájaként, és kompatibilis az online folyadékkromatográfiával (LC) -MS/MS, stabil izotópokat lehet bevinni a kérdéses körülmények között.
Ezek a jelölési technikák végrehajthatók a fehérjén (pl. AniBAL (anilinnel és benzoesavval jelölve)) vagy peptiden (pl. ICAT [izotóppal kódolt affinitásjelző], iTRAQ [izobárikus címkék a relatív és abszolút mennyiségi meghatározáshoz] vagy TMT [tandem tömegjelzőn]. ]) és kémiailag bevihető mintába (ICAT, iTRAQ, TMT vagy AniBAL), vagy metabolikusan tápláló sejteket vagy akár kis állatokat (pl. egerek és patkányok) sejttenyészetben stabil izotóppal jelzett aminosavakkal (SILAC). A kvantifikációs leolvasás elérhető az MS-ICAT, a SILAC és az AniBAL alkalmazásoknál vagy az MS/MS (iTRAQ és TMT).