Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»


ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке



Библиотека

 
Ф. Вильчек
«Красота физики». Глава из книги


Дж. Бэрроу
«История науки в знаменитых изображениях». Глава из книги


Ж. Резникова
И даман поманил за собой


В. Сурдин
Поиски новых планет


С. Горбунов
Сeratotherium simum cottoni. Последний из могикан


Д. Никифоров и др.
ЭКО: длинная история короткой встречи


А. Никонов
Небывалое бедствие в селе Кашкаранцы


Л. Сасскинд, Дж. Грабовски
«Теоретический минимум». Глава из книги


А. Сергеев, А. Благодатский
Насекомые и бионика: загадки зрительного аппарата


Л. Смолин
«Возвращение времени». Глава из книги







Главная / Новости науки версия для печати

Создан Атлас белков человека


Такие красивые картинки можно увидеть в новом Атласе белков человека: здесь видно присутствие белка U-like1 внутри клеточных ядер, но при этом его нет в ядрышках

Такие красивые картинки можно увидеть в новом «Атласе белков человека»: здесь видно присутствие белка U-like1 внутри клеточных ядер, но при этом его нет в ядрышках. Фото с сайта proteinatlas.org

Усилиями большой группы специалистов собраны воедино все имеющиеся данные о белках человеческого тела и их количестве в разных тканях и клетках. В результате стал доступен интерактивный «Атлас белков человека» — электронный ресурс, позволяющий увидеть всю информацию по всем конкретным белкам, причем не только литературные данные, но и авторские экспериментальные изыскания по оценке объемов тканеспецифичных белков и соответствующих транскриптов. Данный продукт весьма перспективен для поиска новых лекарств, способных сбалансировать нарушенный болезнью метаболизм.

Мы уже очень далеко ушли от видения человека как сосуда с гармонично уравновешенными четырьмя жидкостями — кровью, флегмой, черной и желтой желчью — и четырьмя стихиями — воздухом, водой, землей и огнем. Теперь человек — это сосуд с тысячью взаимодействующих химических субстанций, закономерно размещенных в этом сложном сосуде. Чтобы в этом сосуде продолжалось движение, нужна точная скоординированность каждого из веществ; добавление одного вещества в том или ином месте вызовет маленький сдвиг в другом, и это каскадным эхом отзовется во всём организме. Любое химическое вмешательство (читай — еда или прием лекарств) требует знаний о таких каскадных рисках, причем с развертками во времени и пространстве. Нужны точные мелкомасштабные карты этих химических взаимодействий. И они создаются, такие карты.

На самом деле сейчас наступило их время — есть и инструменты, и ресурсы для их создания, а также понятна их исключительная актуальность. Нам то и дело рапортуют о старте или завершении проектов, нацеленных на создание генетических и метаболических схем взаимодействия в человеческом организме. О некоторых из них «Элементы» уже рассказывали читателям. Так, в ходе работы по проекту ENCODE (Изучение генома человека вступает в новую фазу, «Элементы», 20.06.2007) создается энциклопедия функций генов человека. Проект FANTOM нацелен на выявление тканеспецифичных генов и определение уровня их экспрессии в различных тканях (Создан атлас активности генов в клетках и тканях человека, «Элементы», 07.04.2014). Также важен проект по изучению всего массива специфичных и неспецифичных метаболитов (метаболома) в различных тканях и органах (Метаболизм в мышцах человека менялся быстрее, чем в коре мозга, «Элементы», 06.06.2014).

Если гены — это начальная точка отсчета человеческой биохимии, то метаболиты — это конечная точка пути: то, что отслеживается при синтезе главного клеточного продукта — строительных и мембранных белков и ферментов. А сами белки? Как они распределены в клеточных тканях?

Обрисовать распределение белков и соответствующих им транскриптов в различных тканях человеческого тела — это цель международного проекта Human Proteome Project и его части — «The Human Protein Atlas» («Атлас белков человека»).

В рамках этого проекта — «Атлас белков человека» — выполнена инвентаризация человеческих белков: где, сколько и каких белков синтезируется в организме взрослого человека. Рутинная методика определения белков и оценки их количества проводилась с помощью иммуногистохимических анализов отдельных клеток в сочетании с количественным анализом транскриптов (матричных РНК) в отдельных тканях. Около 13 миллионов иммунотестов, сопряженных с проверкой 17 тысяч белок-кодирующих генов и 24 тысяч самих транскриптов в 44 типах тканей  — вот примерный объем работ, проведенных участниками проекта.

Ткани и органы, для которых составлены списки белков и оценено их относительное количество

Ткани и органы, для которых составлены списки белков и оценено их относительное количество; серым цветом отмечены ткани, где применялись только иммуногистохимические методы (только для белков), а черным — те, для которых проводились и определения белков, и их мРНК. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Этот колоссальный труд дает возможность посмотреть в общем на белковую вселенную человека. Здесь можно рассмотреть эту вселенную со всех сторон, на разных уровнях детальности, от общей характеристики до белков отдельных органов, тканей и клеток, со всеми возможными литературными источниками. Специалисты, имеющие отношение к данной области знаний, безусловно, будут пользоваться этим объемным ресурсом, тем более что он в свободном доступе. А что полезно знать об этой работе неспециалистам?

Авторы проекта с полным пониманием огромных перспектив — как академических, так и практических — своей капитальной работы указали на несколько важных заключений. Так, в различных тканях человека, в каждой клетке работают около 8,8 тысяч сходных белок-кодирующих генов (это около 44% всех белок-кодирующих генов и 42% самих белков), и их относительное количество примерно одинаково. Это те белки, которые нужны для поддержания существования самой клетки. 60% из них — это белки, обслуживающие клеточный метаболизм. Это те белки, на которые следует обращать внимание при анализе общих особенностей функционирования живых клеток и их эволюции.

Соотношение белок-кодирующих генов, которые экспрессируются одинаково во всех тканях (синий цвет), и тех, которые имеют повышенный уровень экспрессии в различных тканях

Соотношение белок-кодирующих генов, которые экспрессируются одинаково во всех тканях (синий цвет), и тех, которые имеют повышенный уровень экспрессии в различных тканях: фиолетовый цвет — количество мРНК в 5 раз выше, чем максимальный уровень для остальных тканей, желтый — количество мРНК для небольшой группы тканей в пять раз выше, чем в среднем для всех тканей, красный — немного повышенный уровень по сравнению со средним для всех тканей. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Из оставшихся белок-кодирующих генов 34% имеют повышенный уровень экспрессии в тех или иных тканях. Это гены, определяющие функциональную специфику органов и тканей. Более всего выделяются по этому признаку ткани семенников, печени и скелетных мышц. При этом по общему объему всех тканеспецифичных транскриптов выигрывают печень и поджелудочная железа, мышцы, мозг и семенники оказываются позади них. Смысл этой разницы будет обсуждаться в будущих работах. Здесь важно учитывать, какие именно белки создают характерный белковый портрет тем или иным тканям, общие рассуждения в данном случае бессмысленны.

Количество мРНК для тканеспецифичных генов (тех, которые интенсивнее прочих экспрессируются в конкретной ткани)

Количество мРНК (выражено как FPKM — Fragments Per Kilobase Of Exon Per Million Fragments Mapped) для тканеспецифичных генов (тех, которые интенсивнее прочих экспрессируются в конкретной ткани). Показаны результаты для 13 тканей. Видно, что из этих 13 вариантов особенно выделяются семенники, мозг и печень; в мозге повышена доля мембранных белков, в печени — тех, которые выделяются из клетки, в семенниках — доля растворимых белков. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Обзор тканеспецифичных белков позволил сделать кое-какие выводы, касающиеся применяемых лекарств. Около трети (30%) лекарств, нацеленных на работу с конкретными белками в конкретных тканях, на самом деле не являются тканеспецифичными. Их предполагаемые мишени в действительности присутствуют в равной мере во всех других тканях. Это означает, что эти 30% лекарств могут иметь множество побочных действий. Но зато фармакологам, работающим с новыми лекарствами, предоставлена возможность выбрать новые тканеспецифичные мишени и подобрать к ним эффективные регуляторы. По оценкам авторов проекта, имеется около тысячи белков, перспективных для поиска новых лекарств (см. раздел The druggable proteome).

Источник: Mathias Uhlén, Linn Fagerberg, Björn M. Hallström, Cecilia Lindskog, et al. Tissue-based map of the human proteome // Science. 2015. V. 347. P. 394.

Елена Наймарк


Комментировать



Последние новости: Молекулярная биологияЕлена Наймарк

18.05
Обнаружены одноклеточные организмы с ядром, но без митохондрий
12.05
Атмосферное давление на древней Земле было в два раза ниже современного
3.05
Создан семантический атлас человеческого мозга
28.04
Малыши гигантских динозавров росли очень быстро
19.04
Птицы учатся строить гнезда у своих знакомых
12.04
Рибоза и другие сахара могут синтезироваться в частицах межзвездного льда под действием ультрафиолетового излучения
5.04
Хоббиты с острова Флорес оказались вчетверо старше
1.04
Ботаники вырастили опаловые цветы
29.03
Когда пищи мало, родители выкармливают сначала самых здоровых птенцов, а когда много — самых слабых
25.03
Склонность к азартным играм определяется нейронами прилежащего ядра


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия