КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 24-24-00432
НазваниеБаза данных протеоформ человека: онкологические аспекты
РуководительНарыжный Станислав Николаевич, Доктор биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт", Ленинградская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2024 г. - 2025 г. |
Конкурс№89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-202 - Протеомика; структура и функции белков
Ключевые словапротеом, человек, база данных, двумерный электрофорез, масс-спектрометрия, протеоформа, онкология
Код ГРНТИ31.23.27
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Получение всеобъемлющих данных по белкам человеческого организма и выяснение механизмов их функционирования является целью международного проекта «Протеом человека». В данном проекте существуют две программы. Одна более академическая, так называемая хромосомоцентричная (C-HPP), направлена на инвентаризацию как минимум основных форм всех белков человека, другая нацелена на изучение аспектов вовлечения белков в биологические процессы и заболевания (Biology/Disease-driven HPP, B/D-HPP). Особенно интересной частью этой программы является проект по протеому рака человека (Cancer-HPP) — , основной целью которого является расшифровка протеома рака человека с помощью скоординированных усилий исследователей протеома рака по всему миру, составить карту всего протеома рака человека, чтобы раскрыть биологию опухоли, что приведет к улучшению диагностики и лечения рака. Выполнение этого проекта расширит понимание биологии человека на клеточном и молекулярном уровне и послужит основой для разработки и применения новых диагностических, прогностических, терапевтических и иных технологий.
Протеом человека чрезвычайно сложен и состоит из разнообразных и гетерогенных продуктов генов. Эти продукты называются протеоформами и являются наименьшими компонентами протеома. До недавнего времени казалось, что получение полной картины протеома человека является труднодостижимой задачей протеомики. Однако бурное развитие широкомасштабных методов протеомики, в первую очередь масс-спектрометрических, позволило взглянуть на данную проблему гораздо более оптимистично. Появилась возможность проводить сравнительные количественные анализы и попытаться выявить изменения, происходящие на молекулярном уровне при различных заболеваниях, в частности при злокачественной трансформации. Соответственно, в рамках программы B/D-HPP, связанной с заболеваниями, был и запущен раковый проект (Cancer-HPP). Конкретными целью его является характеризация протеомов опухолей различного типа, выявить механизмы, влияющие на уровни отдельных белков и сигнальные пути с помощью количественного анализа белков, их пост-трансляционных модификаций и белок-белкового взаимодействия и в конечном итоге разработать тест-системы для использования в точной медицине при лечении раковых заболеваний.
Следует отметить, что систематические усилия, применяемые в проекте «Протеом человека» по картированию всего протеома человека, сильно зависят от новых технологий и подходов. В нашем проекте для инвентаризации протеоформ и лучшего визуального представления данных по различным, нормальным и раковым тканям и клеточным линиям, используются разработанные нами комбинации двумерного электрофореза и виртуально-экспериментального двумерного электрофореза с масс спектрометрической и иммунологической идентификацией белков. Результаты, полученные с помощью таких подходов, загружаются в организованную нами web-ориентированную базу данных http://2de-pattern.pnpi.nrcki.ru/. В итоге продукты отдельных генов (протеоформы) представлены в виде специфических профилей (паттернов), количественно отражающими присутствие каждой протеоформы в образце, что чрезвычайно удобно для работы с базами данных. Более того, в базе данных содержится информация по пост-трансляционным модификациям, обнаруженным в каждой протеоформе, а возможность перехода в базу данных консорциума top-down proteomics (Proteoform Atlas, http://atlas.topdownproteomics.org) или базу UniProt и SWISS-2DPAGE позволяет получить более полную информацию о протеоформах.
Сравнение таких профилей в разных клетках даст возможность прояснения механизмов внутриклеточных процессов, а в случае с протеомами опухолевых клеток позволит найти их специфические биомаркеры. Таким образом, данный проект находится в русле международного проекта «Протеом Человека» (HPP) как в его хромосомоцентричной части (С-HPP), так и ориентированной на изучение рака (Cancer-HPP), и послужит дополнительным весомым вкладом российской стороны в их выполнение.
Ожидаемые результаты
Предлагаемый подход даст возможность получить обширную базу данных протеоформ человека, графический интерфейс которой позволит пользователям, во-первых, получить общее представление и информацию об отдельных клеточных протеомах в виде двумерных электрофоретических карт, во-вторых, получить количественное представление о протеоформах и их профилях, кодируемых отдельными генами, в-третьих, получить физико-химическую информацию о представленных протеоформах (аминокислотную последовательность с положением пост-трансляционных модификаций), так называемую проформу (ProForma) [1]. Эти ресурсы будут очень важны для мирового сообщества, так как в настоящее время идет активная работа ученых, особенно участников международного проекта «Протеом человека» («Human Proteome Project»), в области получения информации (и ее организации и удобного использования) по идентификации белков и их форм (протеоформ). Одним из таких примеров является создание атласа протеоформ (Proteoform Atlas) http://atlas.topdownproteomics.org/. Особенно такая информация будет востребована в области изучения онкомаркерных белков, то есть будет крайне востребована для онкологической программы проекта «Протеом человека» - (Cancer-HPP). Будут проанализированы и внесены в базу профили протеоформ белков потенциальных онкомаркеров (или мишеней для терапии), что несет в себе значительный прикладной потенциал данной базы данных и полностью соответствует Стратегии НТР РФ. Кроме того, эта база сама по себе будет представлять большую научную ценность, так как будет концентрировать в себе имеющуюся и появляющуюся информацию по протеоформам человека.
[1] Richard D. LeDuc, Veit Schwämmle, Michael R. Shortreed, Anthony J. Cesnik, Stefan K. Solntsev, Jared B. Shaw, Maria J. Martin, Juan A. Vizcaíno, Emanuele Alpi, Paul Danis, Neil L. Kelleher, Lloyd M. Smith, Ying Ge, Jeffrey N. Agar, Julia Chamot-Rooke, Joseph Loo, Ljiljana Paša-Tolić, and Yury O. Tsybin, ProForma: a standard proteoform notation. Journal of Proteome Research, Published online February 5, 2018
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ