20.6: Proteómica

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Las proteínas son los productos finales de los genes que realizan la función codificada por el gen. Las proteínas están compuestas por aminoácidos y desempeñan papeles importantes en la célula. Todas las enzimas (excepto las ribozimas) son proteínas y actúan como catalizadores que afectan la velocidad de las reacciones. Las proteínas también son moléculas reguladoras, y algunas son hormonas. Las proteínas de transporte, como la hemoglobina, ayudan a transportar oxígeno a diversos órganos. Los anticuerpos que defienden contra partículas extrañas también son proteínas. En el estado enfermo, la función de la proteína puede verse alterada por cambios a nivel genético o por impacto directo en una proteína específica.

Un proteoma es el conjunto completo de proteínas producidas por un tipo celular. Los proteomas se pueden estudiar usando el conocimiento de genomas porque los genes codifican para ARNm y los ARNm codifican proteínas. El estudio de la función de los proteomas se llama proteómica. La proteómica complementa la genómica y es útil cuando los científicos quieren probar sus hipótesis que se basaban en genes. Aunque todas las células de un organismo multicelular tienen el mismo conjunto de genes, el conjunto de proteínas producidas en diferentes tejidos es diferente y depende de la expresión génica. Así, el genoma es constante, pero el proteoma varía y es dinámico dentro de un organismo. Además, los ARN pueden ser alternativamente empalmados (cortados y pegados para crear nuevas combinaciones y nuevas proteínas), y muchas proteínas se modifican después de la traducción. Aunque el genoma proporciona un plano, la arquitectura final depende de varios factores que pueden cambiar la progresión de eventos que generan el proteoma.

Se están estudiando los genomas y proteomas de pacientes que padecen enfermedades específicas para comprender las bases genéticas de la enfermedad. La enfermedad más destacada que se estudia con abordajes proteómicos es el cáncer (Figura\(\PageIndex{1}\)). Se están utilizando enfoques proteómicos para mejorar el tamizaje y detección temprana del cáncer; esto se logra mediante la identificación de proteínas cuya expresión se ve afectada por el proceso de la enfermedad. Una proteína individual se llama biomarcador, mientras que un conjunto de proteínas con niveles de expresión alterados se llama firma de proteína. Para que un biomarcador o firma proteica sea útil como candidato para el cribado temprano y la detección de un cáncer, debe ser secretado en fluidos corporales como sudor, sangre u orina, de manera que los exámenes a gran escala se puedan realizar de manera no invasiva. El problema actual con el uso de biomarcadores para la detección temprana del cáncer es la alta tasa de resultados falsos negativos. Un resultado falso negativo es un resultado negativo de la prueba que debería haber sido positivo. En otras palabras, muchos casos de cáncer pasan desapercibidos, lo que hace que los biomarcadores no sean confiables. Algunos ejemplos de biomarcadores proteicos utilizados en la detección del cáncer son CA-125 para el cáncer de ovario y PSA para el cáncer de próstata. Las firmas de proteínas pueden ser más confiables que los biomarcadores para detectar células cancerosas. La proteómica también se está utilizando para desarrollar planes de tratamiento individualizados, lo que implica la predicción de si un individuo responderá o no a medicamentos específicos y los efectos secundarios que pueda tener el individuo. La proteómica también se está utilizando para predecir la posibilidad de recurrencia de la enfermedad.

La foto muestra un analizador de patrones de proteínas. Se trata de una gran pieza de equipo sobre una mesa con pipetas al final de tubos largos de acero. — **Figura\(\PageIndex{1}\):** Esta máquina se prepara para realizar un análisis de patrón proteómico para identificar cánceres específicos de manera que se pueda hacer un pronóstico preciso del cáncer. (crédito: Dorie Hightower, NCI, NIH)

El Instituto Nacional del Cáncer ha desarrollado programas para mejorar la detección y tratamiento del cáncer. Las Tecnologías Proteómicas Clínicas para el Cáncer y la Red de Investigación de Detección Temprana son esfuerzos para identificar firmas de proteínas específicas para diferentes tipos de cáncer. El Programa de Proteómica Biomédica está diseñado para identificar firmas de proteínas y diseñar terapias efectivas para pacientes con cáncer.

Referencias

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OpenStax, Biología. OpenStax CNX. mayo 27, 2016 http://cnx.org/contents/s8Hh0oOc@9.10:TE1njgbY@4/Genomics-and-Proteomics