proteomics(프로테오믹스)

소개글

proteomics(프로테오믹스)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서론

2. 본론
1) 프로테오믹스의 목표
2) 프로테옴 (proteome)과 프로테오믹스(Proteomics) 그리고 유전체기능분석학 (Functional Genomics)
(1) 정의
(2) 프로테오믹스와 유전체기능분석학(Functional Genomics)
3) 프로테오믹스의 핵심 기술
(1) 단백질 질량분석기술
(2) Preparative 2D
4) 프로테오믹스의 분석도구인 데이터베이스
5). 프로테오믹스의 현재 기술상의 문제점
6) 프로테오믹스의 이용
(1) Differential Display 패턴 분석
(2) Quantitative Proteomics
(3) Post-translational modification 규명
(4) Protein-Protein interactions
(5) Fuctional Proteomics
7) 인체질병원인단백질의 탐색과 의학에의 응용
(1) 프로테오믹스를 이용한 암연구의 예
(2) 프로테오믹스를 이용한 감염성 질환 연구사례
(3) 프로테오믹스를 이용한 항비만관련연구
(4) 프로테오믹스를 이용한 생식기전 연구
(5) 약물독성 연구분야
8). 프로테오믹스의 향후 발전방향
(1) 단백질의 전처리 기술
(2) Laser Capture Microdisection (LCM)의 이용
(3) 프로테오믹스의 자동화

3. 결론

본문내용

세포를 분해 (lysis)시키고, 이것을 IEF solution으로 처리한 후 상기한 detergent를 단계별로 사용하여 용액화를 높임으로써 2DE 분석에 되도록 많은 spot을 탐지할 수 있게 할 수 있다.
(2) Laser Capture Microdisection (LCM)의 이용
최근에 NIH에서 개발되어 상용화된 infra-red laser capture disection (LCM) 기술은 매우 선택적으로 신속하게 tissue의 특정지역을 미세절단 해낼 수 있다 (ref. Eanks et al., 1999). 이렇게 절단된 조직을 사용 프로테오믹스에 적용할 경우 특정 세포와 특정 지역에 대한 (예, solid tumor) cell map을 작성할 수 있으며, 이들의 변형유무를 판별하여 질환의 관련 여부를 규명할 수 있을 것으로 기대된다.
(3) 프로테오믹스의 자동화
프로테오믹스의 자동화 과정은 인간 게놈에 적용되었던 자동염기서열분석기나 PCR처럼 쉽지 않은 것이 사실이다. 대부분 단백질은 DNA와는 달리 branch나 변형구조를 지니고 있기 때문에 초고속 구조 분석이나 분리가 어렵기 때문이다. 따라서 프로테오믹스의 자동화과정은 가장 큰 bottleneck 중의 하나이다. 여기서 자동화라 함은 2DE 나 그 대체분석 방법으로부터 MALDI 분석을 거쳐 최종적으로 단백질을 annotation 하는 일련의 과정을 의미한다. 부분적으로 이루어지고 있는 자동화 과정을 간략하게 소개하면 다음과 같다. 2DE 분석에서 MALDI 까지 가는 robotics 과정에는 소위 Molecular scanner 라는 개념이 SIB (Swiss Institute of Bioinformatics) 에 의해 도입되어 부분적으로 성공한 바가 있다. 즉, 2DE를 한 후 gel 자체를 통째로 trypsin 처리하고, 이를 다시 PVDF membrane 에 blotting 시켜서 각 spot 별로 MALDI 분석을 대량으로 하여 데이터를 분류하고 각각의 단백질을 annotation 하는 것이다. 그러나 여기에는 아직도 해결해야할 문제점들이 많다. 예를 들면, trypsin 처리과정의 재현성, blotting의 효율성, 각 spot 별 MALDI 결과의 체계적인 management 등이다.
3. 결론
국내의 proteomics는 외국에 비해 전과정의 자동화가 되어있지 못해서 정확한 실험이 어렵다. 선진국보다 늦게 시작한 대가는 분명히 존재한다. 기초자료가 없기 때문이다. DNA칩을 국내에서 개발해 간암을 진단한다고 생각하자. 기본적으로 갖추어야 하는 것은 칩에 들어갈 10만개의 유전자이다. 시험 대상자의 간유전자 상태가 어떤지 비교할 대상이다. 그런데 10만개 유전자는 선진국의 손에 쥐어져 있다. 이들 유전자 하나하나를 사용하기 위해서는 선진국에게 그에 대한 비용을 지불해야 하는 실정이다. 하지만 문제가 또 있다. 비록 10만개를 모두 사들인다고 해도 이를 병원에서 상업용으로 사용할 수 없도록 계약서에 규정되어 있다. 단지 연구용으로만 사용해야 한다는 전제가 붙었다는 의미이다. 더욱이 미국에서 얻은 유전자 샘플은 미국인으로부터 얻은 것이다. 한국인의 질환을 진단하려면 정상적인 한국인의 유전자 샘플이 있어야 한다. 그렇다면 우리의 샘플을 이용해 실용화시키려면 우선 선진국이 1990년부터 해 온 것처럼 막대한 비용을 들이며 게놈 사업을 시작해야 할까? 그렇지 않다. 적은 비용으로 총 사업기간인 10년 중 처음 3년 정도의 시간이면 전부는 아니더라도 한국인 유전자의 중요한 부분을 무난히 얻을 수 있을 것으로 전망한다. 그러나 일각에서는 과학기술부의 인간게놈 사업에 대해 회의적인 입장을 보내고 있다. 가장 큰 지적은 선진국이 이미 막대한 비용을 들여 인간게놈을 분석하는 상황에서 과연 한국이 경쟁력을 갖출수 있겠냐는 점이다. 물론 한국의 인간게놈 연구에 관심을 보이는 일은 필요하다. 하지만 그 범위를 최소화시킬 필요가 있다는 지적이다.
현재 인간 게놈 프로젝트가 90%이상 완성된 인체 설계도의 초안이 작성된 상황이다. 그리고 2003년 인간게놈 프로젝트가 완성된다. 그런데 한국 과학 기술부는 2000년부터 게놈연구에 본격적으로 지원할 계획이다. 외국에서 이미 완성되어 가는 사업을 한국에서 조만간 시작한다는 말은 무슨의미일까? 하지만 특정 단백질을 만들어 내는데 어떤 염기들이 기능을 발휘하는지에 대한 연구가 남아있다.(기능 유전체학) 또 단백질이 어떤 과정을 거쳐 복잡한 생리현상을 일으키는지에 대해서도 별도의 연구가 진행되어야 파악할 수 있다. 그래서 선진국에서는 이미 proteomics라는 학문분야가 생겨 단백질 연구가 본격화되고 있다. 우리나라도 거의 완수된 게놈프로젝트를 연구하는 것 보다, 프로테오믹스에 대한 연구에 눈을 돌리는 것이 낳지 않을까?
인간게놈 프로젝트는 단지 인체설계도에 '초안'을 작성하는데 불과하다. 인간의 유전자에 존재하는 30억개 염기서열을 밝히는 작업일 뿐이다. 즉 A,G,C,T의 4가지 염기가 어떤 순서로 배열되었는지에 대한 자료이다. 이 기초자료가 진정한 가치를 발휘하려면 염기서열에 따라 어떤 단백질이 만들어지는지를 밝혀야 한다. 혈당을 조절하는 호르몬인 인슐린, 적혈구에서 산소룰 운반하는 주체인 헤모글로빈등 인체의 모든생리현상을 조절하는 주역이 바로 단백질이다. 현재까지 알려진 인체의 단백질은 10만여개이다. 30억개의 염기가운데 10만여개의 단백질을 만드는 부위(유전자)는 전체 2%에 불과하다. 그러나 비록 규모는 작지만 인체생리현상의 원리를 이해하는데 '알짜정보'다. 특히 암과 같은 난치병이 발생했을 때 어떤 유전자에 이상이 생긴 것인지 밝히는 경우, 결정적으로 중요한 단서를 제공한다. 정상유전자와 발병 유전자의 염기서열을 비교해 차이점을 알아내면, 병이 발생하는 원리를 알 수 있기 때문이다. 이 연구결과를 이용해 효과적인 치료방법을 찾아낼 수 있음은 물론이다. 현재 유전자의 구조 즉, 단백질을 만드는 염기서열이 밝혀진 것은 9천여개에 불과하다. 나머지 9만개가 넘는 유전자의 구조를 규명하는 일은 인간 게놈 프로젝트와는 별도의 새로운 연구과제로 남아있다.

키워드

proteomics,   프로테오믹스,   프로테옴,   proteome,   단백질,   분석학,   유전자,   생명공학