اطلاعات عمومی, ویکی ژن
پپتیدومیکس چیست؟ کاربردهای پپتیدومیکس
مقدمه‌ای بر پپتیدومیکس
پپتیدومیکس با تجزیه و تحلیل جامع همه پپتیدها در یک نمونه بیولوژیکی همراه است. به جای آنالیز نمونه حاوی کل پروتئین، وجود قطعات پروتئین درون‌زا در یک نمونه را بررسی می‌کند. دانشمندان پپتیدومیکس را در سناریوهای مختلفی مانند نقشه‌برداری از هضم پروتئین غذا، شناسایی بیومارکرهای پپتیدی فعال بیماری، تشخیص مولکول‌های سیگنالینگ و غیره به طور موثر اعمال کرده‌اند.
پس از بیش از یک دهه تحقیقات پپتید که عمدتاً بر روی چند پپتید خاص متمرکز شده بود، اصطلاح “پپتیدومیکس” برای اولین بار در تحقیقات منتشر شده در سال 2001 معرفی شد. از آن زمان، دانشمندان به طور گسترده در زمینه پپتیدومیکس کار کرده اند و پیشرفت‌های فناوری به طور قابل‌توجهی به این تحقیق کمک کرده است.
پپتیدها با استفاده از فناوری‌های مختلفی مانند طیف سنجی جرمی (MS)، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) و غیره بر اساس آنالیت هدف مشخص می‌شوند. MS برای تشخیص تعداد زیادی از پپتیدهای منفرد در مخلوط‌های بیولوژیکی پیچیده استفاده می‌شود. MS همراه با روش‌های دیگری که برای مطالعه پپتیدها در پروتئومیکس طراحی شده بودند، به طور خاص برای پیاده‌سازی در فن‌آوری‌های پپتیدومیکس اصلاح شدند.
کاربرد پپتیدومیکس
همانطور که در بالا ذکر شد، پپتیدومیکس کاربردهای متفاوتی دارد. برخی از برنامه‌های کاربردی در زیر مورد بحث قرار گرفته است:
تجزیه و تحلیل پروتئین‌های رژیم غذایی
بسیاری از پروتئین‌ها و قطعات پروتئینی (پپتیدها) در طول فرآیند گوارش دست نخورده باقی می‌مانند. اینها از طریق ادرار و مدفوع از بدن خارج می‌شوند. به عنوان مثال، پپتیدهای کازئین، که در شیر یا ماست وجود دارد، در معده، دوازدهه و پلاسمای انسان بالغ شناسایی شده است. دانشمندان از پپتیدومیکس برای مطالعه نحوه کاتابولیزاسیون پروتئین‌های رژیم غذایی در سیستم گوارشی و در سراسر بدن استفاده کرده اند.
یکی از روش‌های مطالعه پروتئین‌های جیره، استفاده از HPLC و سپس توالی‌یابی Edman است. محققان از این روش برای تشخیص آزاد شدن پپتیدهای مخدر در افراد تغذیه شده با کازئین استفاده می‌کنند. این به شناسایی ماندگاری پپتیدهای عملکردی شیر در پلاسمای گوساله‌ها کمک می کند. این تکنیک همچنین برای تجزیه و تحلیل پپتیدهای کازئین در نوزادان انسان پس از تغذیه با شیر یا شیر خشک استفاده شده است.
روش MS ثابت کرده است که در مطالعه آزادسازی پپتید در طول فرآیند هضم مفید است. LC-MS به شناسایی بسیاری از پپتیدهای مشتق از پروتئین شیر در ژژونوم انسان بالغ پس از مصرف آب پنیر و کازئین کمک کرده است. Peptidomics کمک کرد تا مشخص شود که هضم پروتئین شیر در غده پستانی به دلیل وجود آنزیم پروتئاز در انسان آغاز می‌شود.
دانشمندان دریافتند که برخی از قطعات پروتئین، مانند پپتیدهای آزاد شده از پروتئین گندم α-گلیادین در روده، ممکن است باعث ایجاد اتصالات محکم بین سلول ها شود که در نتیجه ممکن است منجر به التهاب شود. جالب توجه است، تجزیه و تحلیل پپتیدومیکس نشان داده است که روش‌های مختلف تهیه غذا، به عنوان مثال، پختن، تخمیر، و غیره نیز نقش مهمی در آزادسازی پپتیدهای غذایی در هضم دارند.
پپتیدومیکس در فرآوری مواد غذایی
پپتیدومیکس به تجزیه و تحلیل پپتیدهای آزاد شده از پروتئین های غذا از طریق پردازش معمولی مواد غذایی کمک می‌کند. در تولید پنیر، پروتئین‌های کازئین اغلب با استفاده از آنزیم‌های برون‌زا، به عنوان مثال، مایه پنیر خمیر می‌شوند. دانشمندان از پپتیدومیکس برای تجزیه و تحلیل محل‌های دقیق شکاف مایه پنیر روی κ-کازئین و β-کازئین استفاده کرده اند. چندین باکتری که پروتئاز تولید می‌کنند در رسیدن پنیر استفاده می‌شوند.
داده‌های پپتیدومیکس به طور مؤثری محل‌های برش و پپتیدهای تولید شده توسط این باکتری‌ها را بررسی می‌کنند. تجزیه و تحلیل پپتیدومیکس مبتنی بر MS اخیراً پپتیدهای کازئین را شناسایی کرده است که توسط پروتئازهای تولید شده توسط استرپتوکوک ترموفیلوس شش سویه که در تولید پنیر و ماست استفاده می‌شوند، آزاد می‌شوند.
دانشمندان از فناوری‌های پپتیدومیکس استفاده کرده‌اند تا نشان دهند که پپتیدهای مختلفی در بین پنیرها آزاد می‌شوند، به‌عنوان مثال، پارمزان-رجیانو ، امانتال، گودا و چدار. زیرا این پنیرها با استفاده از روش‌های مختلفی از جمله مواد اولیه، انعقاد و غیره تولید می‌شوند. این قطعات آزاد شده را می‌توان سپس برای فعالیت عملکردی قابل توجه آنها مورد بررسی قرار داد.
انواع مختلفی از پروتئین های غذایی آلرژی زا مانند کازئین.ها، گلوتن گندم و β-لاکتوگلوبولین وجود دارد که می‌توان آنها را برای کاهش حساسیت آنها هیدرولیز کرد. دانشمندان از پپتیدومیکس برای نظارت بر درجه تخریب برای تعیین حذف اپی توپ های آلرژی زا استفاده می‌کنند.
شناسایی نشانگرهای زیستی
فناوری پپتیدومیکس به طور گسترده برای شناسایی نشانگرهای زیستی برای بیماری استفاده شده است. تا به امروز، دانشمندان چندین بیومارکر پپتیدی را شناسایی کرده اند. به عنوان مثال، سطح بخشی از پروتئین β-آمیلوئید و تاو در مایع مغزی-نخاعی می‌تواند به شناسایی بیماران مبتلا به اختلال شناختی خفیف کمک کند که می‌تواند به بیماری آلزایمر پیشرفت کند.
دانشمندان نشان داده اند که ترکیبی از پپتیدهای ادرار به عنوان نشانگرهای زیستی برای تشخیص چندین بیماری مانند بیماری مزمن کلیه، رد حاد پیوند کلیه، نفروپاتی دیابتی، سرطان پروستات و بیماری عروق کرونر عمل می‌کند.
تشخیص پپتیدهای درون‌زا (نوروپپتیدها)
به غیر از پپتیدهایی که از تخمیر و هضم پروتئین.های غذایی آزاد می‌شوند، بسیاری از هورمون‌ها (مانند انسولین، پرولاکتین و اکسی توسین) و سایر مولکول‌های سیگنال در بدن وجود دارند که به صورت درون‌زا به عنوان پپتیدهای ساختاری خاص فعال هستند. این پپتیدهای برون زا نوروپپتیدها (پپتیدهای درون زا) نامیده می‌شوند که به عنوان بزرگترین دسته از پیام‌رسان‌های عصبی فعال شناخته می‌شوند که به عنوان انتقال‌دهنده‌های عصبی، هورمون‌های عصبی، یا تعدیل کننده های عصبی عمل می‌کنند. این پپتیدهای اگزوژن با فرآیندهای فیزیولوژیکی مختلف در حیوانات مرتبط هستند.
اکثر نوروپپتیدها کوچک هستند که اندازه آنها بین چند تا 100 اسید آمینه طول دارد. محققان از MALDI-MS برای شناسایی صدها هورمون و نوروپپتید استفاده کرده اند.
تحقیقات آینده
همانطور که در این مقاله بحث شد، دانشمندان پپتیدومیکس را در بسیاری از زمینه‌ها، مانند حاشیه‌نویسی هیدرولیز مواد‌غذایی، نظارت بر هضم، تعیین سطح هورمون، و شناسایی نشانگرهای زیستی بیماری به کار برده اند. آنها بر این باورند که بهبود روش‌های استخراج پپتید و ابزارهای تشخیص می‌تواند به طور قابل توجهی به پیشرفت فناوری پپتیدومیکس با دقت کمک کند. نرم افزار بهبود یافته برای شناسایی قطعات پپتید با تغییرات پیچیده مورد نیاز است.
همچنین بخوانید:
- معرفی اومیکس، انواع داده‌های آن و نحوه تولید داده
- متابولومیکس چیست؟ فناوری‌های تحلیلی برای متابولومیکس
مترجم: حنانه بریمانی
