Διαφορά μεταξύ γονιδιωματικής και πρωτεομικής

Κύρια διαφορά – Genomics vs Proteomics

Η γονιδιωματική, η πρωτεϊνομική και η μεταβολομική είναι τα πεδία που εμπλέκονται στη μελέτη και την ταξινόμηση των έμβιων όντων μέσω του γονιδιώματός τους, των πρωτεϊνικών προϊόντων που συντίθενται με βάση τις γενετικές οδηγίες και τύπος μορίων που μεταβολίζουν, αντίστοιχα. Η γονιδιωματική και η πρωτεϊνωματική είναι στενά συνδεδεμένα πεδία. Η κύρια διαφορά μεταξύ γονιδιωματικής και πρωτεομικής είναι ότι η γονιδιωματική είναι η μελέτη ολόκληρου του συνόλου γονιδίων στο γονιδίωμα ενός κυττάρου, ενώ η πρωτεϊνική είναι η μελέτη ολόκληρου του συνόλου των πρωτεϊνών που παράγονται από το κύτταρο . Η μεταβολομική, από την άλλη πλευρά, είναι η μελέτη ολόκληρου του συνόλου των ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους που χρησιμεύουν ως υποστρώματα και παραπροϊόντα των ενζυματικών αντιδράσεων ενός κυττάρου.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι Γονιδιωματική
      – Ορισμός, Τεχνικές, Ταξινόμηση
2. Τι είναι η Proteomics
     – Ορισμός, Τεχνικές, Ταξινόμηση
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ γονιδιωματικής και πρωτεϊνικής
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ γονιδιωματικής και πρωτεϊνομικής
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Genes, Genomics, Human Genome Project (HGP), Human Proteome Project (HPP), Proteins, Proteome, Proteomics

Τι είναι η Γονιδιωματική

Η γονιδιωματική αναφέρεται στη μελέτη ολόκληρου του συνόλου γονιδίων σε ένα γονιδίωμα. Το γονιδίωμα είναι το πλήρες σύνολο γενετικών πληροφοριών ενός οργανισμού, που αποτελείται κυρίως από DNA. Τεχνικές υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούνται στη γονιδιωματική για τη χαρτογράφηση, την αλληλουχία και την ανάλυση γονιδιωμάτων. Οι τεχνικές που εμπλέκονται στη γονιδιωματική περιλαμβάνουν στρατηγικές προσδιορισμού αλληλουχίας γονιδίων, όπως αλληλουχία κατευθυνόμενης αλληλουχίας γονιδίων, αλληλούχιση πλήρους γονιδιώματος κυνηγετικών όπλων, κατασκευή ετικετών εκφρασμένης αλληλουχίας (ESTs), ταυτοποίηση πολυμορφισμών μεμονωμένων νουκλεοτιδίων (SNPs) και ανάλυση και ερμηνεία δεδομένων αλληλουχίας με χρήση διαφορετικού λογισμικού και βάσεις δεδομένων. Τα κύρια βήματα της αλληλουχίας του κυνηγετικού όπλου φαίνονται στην εικόνα 1. 

Εικόνα 1:Περιβαλλοντική αλληλουχία κυνηγετικών όπλων (ESS)
Δειγματοληψία, (Β) Φιλτράρισμα σωματιδίων, (Γ) Εκχύλιση και λύση DNA, (Δ) Κλωνοποίηση και βιβλιοθήκη, (Δ) Ανάλυση αλληλουχίας, (Ε) Συναρμολόγηση αλληλουχίας

Οι δύο κύριοι τομείς της γονιδιωματικής είναι η δομική γονιδιωματική και η λειτουργική γονιδιωματική. Στη δομική γονιδιωματική , η δομή και οι σχετικές θέσεις των γονιδίων μελετώνται ενώ στη λειτουργική γονιδιωματική , μελετάται η λειτουργία ή ο ρόλος των γονιδίων στις ρυθμιστικές μεταβολικές δραστηριότητες. Τα έργα αλληλουχίας γονιδιώματος είναι η πιο πρόσφατη εξέλιξη στη γονιδιωματική. Το Έργο Ανθρώπινου Γονιδιώματος (HGP) ολοκληρώθηκε το 2003. Οι στόχοι του Έργου Ανθρώπινου Γονιδιώματος ήταν:

• Προς αναγνώριση όλα τα (περίπου 20.000-25.000) γονίδια στο ανθρώπινο γονιδίωμα,
• Για να προσδιορίσετε ολόκληρες οι αλληλουχίες (περίπου 3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων) που συνθέτουν το ανθρώπινο γονιδίωμα,
• Για αποθήκευση αυτές οι πληροφορίες σε βάσεις δεδομένων,
• Για βελτίωση εργαλεία για την ανάλυση δεδομένων,
• Για μεταφορά r συναφείς τεχνολογίες στον ιδιωτικό τομέα και
• Για τη διεύθυνση τα ηθικά, νομικά και κοινωνικά ζητήματα (ELSI) που μπορεί να προκύψουν από το έργο.

Εκτός από το ανθρώπινο γονιδίωμα, γονιδιώματα ποντικιού και ρυζιού έχουν επίσης υποβληθεί σε γονιδιωματικές μελέτες.

Τι είναι η Proteomics

Η Proteomics αναφέρεται στη μελέτη ολόκληρου του συνόλου των πρωτεϊνών που παράγονται από ένα κύτταρο. Το πρωτεόμιο είναι το πλήρες σύνολο πρωτεϊνών που παράγονται από το κύτταρο. Στην πρωτεομική, ο χαρακτηρισμός της τρισδιάστατης δομής και της λειτουργίας των πρωτεϊνών πραγματοποιείται με τη χρήση μεθόδων υψηλής απόδοσης. Τεχνικές που εμπλέκονται στην πρωτεομική περιλαμβάνουν εκχύλιση και ηλεκτροφορητικό διαχωρισμό πρωτεϊνών, πέψη πρωτεϊνών με τη χρήση θρυψίνης σε μικρά θραύσματα, προσδιορισμό της αλληλουχίας αμινοξέων με φασματομετρία μάζας και ταυτοποίηση πρωτεϊνών χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες στις βάσεις δεδομένων πρωτεϊνών. Επιπλέον, η τρισδιάστατη δομή της πρωτεΐνης μπορεί να προβλεφθεί χρησιμοποιώντας μεθόδους που βασίζονται σε λογισμικό. Η έκφραση των πρωτεϊνών μπορεί να μελετηθεί με πρωτεϊνικές μικροσυστοιχίες. Μπορούν να αναπτυχθούν χάρτες δικτύου πρωτεΐνης για τον προσδιορισμό των αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης-πρωτεΐνης. Διαφορετικά φαινόμενα πρωτεομικής φαίνονται στο σχήμα 2.

Εικόνα 2:Proteomics

Τα πρωτεϊνικά προϊόντα των γονιδίων του ανθρώπινου γονιδιώματος μελετώνται κατά τη διάρκεια του προγράμματος Human Proteome Project (HPP). Ένας από τους κύριους στόχους του Έργου Human Proteome είναι να εντοπίσει τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται στις κύριες ασθένειες.

Ομοιότητες μεταξύ Genomics και Proteomics

• Η γονιδιωματική και η πρωτεομική είναι δύο στενά συνδεδεμένα επιστημονικά πεδία που χρησιμοποιούνται στη μελέτη των οργανισμών.
• Τεχνικές υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούνται τόσο στη γονιδιωματική όσο και στην πρωτεϊνική.

Διαφορά μεταξύ Γονιδιωματικής και Πρωτεωμικής

Ορισμός

Γονιδιωματική: Η γονιδιωματική αναφέρεται στη μελέτη ολόκληρου του συνόλου γονιδίων σε ένα γονιδίωμα.

Proteomics: Η Proteomics αναφέρεται στη μελέτη ολόκληρου του συνόλου των πρωτεϊνών που παράγονται από ένα κύτταρο.

Φαινόμενα

Γονιδιωματική: Η γονιδιωματική περιλαμβάνει χαρτογράφηση, αλληλούχιση και ανάλυση γονιδιωμάτων.

Proteomics: Η Proteomics περιλαμβάνει την τρισδιάστατη δομή και λειτουργία των πρωτεϊνών και τις αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-πρωτεΐνης.

Ταξινόμηση

Γονιδιωματική: Οι δύο τύποι γονιδιωματικής είναι η δομική γονιδιωματική και η λειτουργική γονιδιωματική.

Proteomics: Οι τρεις τύποι πρωτεομικής είναι η δομική, η λειτουργική και η πρωτεομική έκφραση.

Σημαντικές περιοχές

Γονιδιωματική: Τα έργα αλληλουχίας γονιδιώματος όπως το Έργο Ανθρώπινου Γονιδιώματος είναι οι σημαντικοί τομείς της γονιδιωματικής.

Proteomics: Οι εξελίξεις της βάσης δεδομένων Proteome όπως το SWISS-2DPAGE και η ανάπτυξη λογισμικού για σχεδιασμό φαρμάκων με τη βοήθεια υπολογιστή είναι οι σημαντικοί τομείς της πρωτεϊνικής.

Συμπέρασμα

Η γονιδιωματική και η πρωτεομική είναι δύο επιστημονικοί τομείς που χρησιμοποιούνται στη μελέτη των οργανισμών. Η γονιδιωματική είναι η μελέτη ολόκληρου του συνόλου των γονιδίων σε έναν οργανισμό, ενώ η πρωτεϊνομική είναι η μελέτη ολόκληρου του συνόλου των πρωτεϊνών που παράγονται από το κύτταρο. Η κύρια διαφορά μεταξύ γονιδιωματικής και πρωτεομικής είναι τα κριτήρια κάθε τομέα κατά τη μελέτη των οργανισμών.

Αναφορά:

1. Griffiths, Anthony JF. "Γονιδιωματική:μια επισκόπηση." Εισαγωγή στη Γενετική Ανάλυση. 7th edition., U.S. National Library of Medicine, 1 Ιανουαρίου 1970, Διαθέσιμο εδώ.
2. Απεριόριστος. «Γονιδιωματική και Πρωτεομική». Γονιδιωματική και Πρωτεομική | Boundless Biology, Διατίθεται εδώ.
3. Graves, Paul R. και Timothy A. J. Haystead. "Οδηγός Μοριακής Βιολόγου για Πρωτεομική." Microbiology and Molecular Biology Reviews, American Society for Microbiology, Μάρτιος 2002, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Environmental shotgun sequencing" Από John C. Wooley, Adam Godzik, Iddo Friedberg –  (CC BY 2.5) μέσω Commons Wikimedia
2. "Proteomics" Από τον Xxl7441 στα Αγγλικά Wikibooks – Μεταφέρθηκε από τα en.wikibooks στα Commons. (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia