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Las proteínas son partes vitales de los organismos vivos y tienen muchas funciones. De hecho, el proteoma humano (el conjunto completo de proteínas que el cuerpo humano produce o modifica) contiene millones de proteínas.
Lo cierto es que las proteínas realizan una multitud de funciones esenciales en el desarrollo de nuestro organismo, como conformar el sistema inmunológico o transportar sustancias como grasas y oxígeno. Además, su estudio también tiene una gran importancia para la medicina, puesto que puede ayudar en el diagnóstico clínico.
En este sentido, la ciencia que estudia las proteínas es la proteómica, pero… ¿Sabes cuáles son sus principales aplicaciones? ¿Y los métodos que utiliza? ¡Te lo contamos en este artículo!
¿Qué es la proteómica?
La proteómica es una rama de la genómica que analiza todo el complemento proteico de una célula, tejido u organismo en un conjunto de condiciones específicas y definidas, es decir, estudia a gran escala las proteínas, su estructura y funciones fisiológicas.
La palabra proteoma es, en realidad, una combinación de proteína y genoma y fue acuñada por Mark Wilkins en 1994. No obstante, el término proteómica apareció por primera vez en 1997.
Lo cierto es que la proteómica ha permitido, con el paso de los años, identificar cantidades de proteínas. De hecho, hay que tener en cuenta que estas varían con el tiempo y los distintos requisitos que experimenta una célula y organismo.
La proteómica es de suma importancia en la investigación en salud, puesto que el conocimiento de estas proteínas y moléculas permite un mejor entendimiento de la fisiología humana. Por tanto, su aplicación tiene un gran potencial en el área de la biomedicina para el desarrollo de métodos de diagnóstico y pronóstico de enfermedades.
Como hemos dicho anteriormente, la proteómica es una rama de la genómica y, en este punto, es importante profundizar en este último concepto para no confundirlo con la genética.
La genómica es el estudio del genoma completo y de todos los genes que se encuentran en un organismo, mientras que la genética se encarga de estudiar los genes de una forma individual y sus roles en la herencia. Precisamente, un genoma es un conjunto completo de ADN dentro de una sola célula de un organismo.
¿Cuáles son las principales aplicaciones de la proteómica?
Entre las aplicaciones de la proteómica se encuentran dos que son de suma importancia: el descubrimiento de fármacos (identificación de objetivos de fármacos, validación, toxicología…) y el diagnóstico clínico.
Esto se debe a que la proteómica permite obtener y clasificar rápidamente grandes cantidades de datos biológicos a partir del análisis de fluidos biológicos de individuos, tanto sanos como enfermos. Por tanto, permite métodos de diagnóstico mejorados que pueden usarse para identificar anomalías moleculares.
Además, debido a la importancia multilateral de las proteínas en los sistemas vivos, el alcance de su aplicación biomédica es muy amplio. De hecho, diversas enfermedades humanas se manifiestan en las concentraciones o estructuras alteradas de las proteínas, de tal forma que la búsqueda de marcadores proteicos de una enfermedad puede, por ejemplo, dar como resultado el diseño de mejores medios de diagnóstico o terapia de seguimiento.
Es por eso que, actualmente, se utilizan numerosas proteínas con fines terapéuticos, pero, para ello, deben existir formas perfectas de poder controlar la calidad de fabricación de dichos productos. Por eso, las empresas farmacéuticas tienen un gran interés en la proteómica.
Algunas técnicas en la proteómica
En proteómica, existen múltiples métodos para estudiar las proteínas, aunque, generalmente, suelen detectarse utilizando anticuerpos o la espectrometría de masas. A lo largo de este apartado, vamos a ver en profundidad estas dos técnicas.
Los anticuerpos contra proteínas particulares se han utilizado en estudios de bioquímica y biología celular. En este sentido, existen varias técnicas y protocolos específicos que utilizan anticuerpos para la detección de proteínas. Uno de ellos es el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzinas (ELISA), que se utiliza para detectar y medir cuantitativamente proteínas en muestras.
Por otro lado, las proteínas modificadas pueden estudiarse mediante el desarrollo de un anticuerpo específico para esa modificación. Por ejemplo, existen anticuerpos que solo reconocen determinadas proteínas cuando están fosforiladas en tirosina.
No obstante, aunque la detección de proteínas con anticuerpos es muy común en biología molecular, también se han desarrollado otros métodos que no se basan en un anticuerpo. Entre las ventajas de ellos, se encuentra un rendimiento más alto que los basados en anticuerpos e identificar y cuantificar proteínas para las que no existen anticuerpos.
El otro método para estudiar las proteínas es la espectrometría de masas. Se trata de una técnica analítica que permite estudiar diversos compuestos de la naturaleza, así como obtener información cualitativa o cuantitativa. De esta forma, es posible obtener información de la masa molecular del compuesto analizado e información estructural del mismo.
A la hora de elaborar perfiles de proteínas, se utilizan dos métodos. El más establecido y extendido utiliza electroforesis bidimensional de alta resolución para separar proteínas de diferentes muestras en paralelo, seguido de la selección y tinción de proteínas expresadas diferencialmente para ser identificadas por espectrometría de masas.
El segundo es utilizar la etiqueta de isótopos estables para marcar diferencialmente proteínas de dos mezclas complejas diferentes. En este método, las proteínas dentro de una mezcla se marcan isotópicamente y luego se digieren para producir péptidos marcados. Posteriormente, se combinan las mezclas marcadas, se separan los péptidos mediante cromatografía líquida multidimensional y se analizan mediante la espectrometría de masas en tándem.
Por otro lado, existen varias tecnologías híbridas que utilizan la purificación de analitos individuales basada en anticuerpos y luego realizan análisis espectrométricos de masas para su identificación y cuantificación. Algunos de ellos son el MSIA (Inmunoensayo por espectrometría de masas) y el método SISCAPA (Captura estándar de isótopos estables con anticuerpos antipéptidos).
Lo cierto es que la proteómica ha ganado impulso durante la última década con la evolución de varios enfoques, algunos nuevos y otros basados en métodos tradicionales. No obstante, los métodos más comunes para el estudio de proteínas a gran escala son la espectrometría de masas y las micromatrices.
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