プロテオーム

プロテオームとは

プロテオームとは、ある特定の生物学的系、例えば特定の組織、生物種、あるいは細胞の状態において存在する、すべてのタンパク質の総体を指します。この概念は、生命現象を包括的に理解するための重要な鍵となります。

プロテオームの重要性

プロテオームは、細胞の機能や状態を反映するため、複数の生物学的系の間でプロテオームを比較することで、生命現象の複雑なメカニズムを解き明かすことができます。例えば、がん細胞と正常細胞のプロテオームを比較することで、がん化の原因や効果的な治療法を探る研究に役立てられています。このようなプロテオームを扱う解析は、プロテオミクスと呼ばれます。

プロテオームの語源

「プロテオーム (Proteome)」という言葉は、タンパク質を意味する「Protein」と、全体を意味する「-ome」を組み合わせて、1995年に誕生しました。これは、遺伝子（gene）に対するゲノム（genome）の関係と同様に、タンパク質の全体像を捉えるための概念です。ゲノムが生物種内で比較的安定しているのに対し、プロテオームは細胞の状態によって大きく変化します。遺伝子は情報の担い手であり、タンパク質はその情報を実行する分子です。したがって、プロテオームの解析は生命現象の理解において極めて重要です。

プロテオーム解析の難しさ

タンパク質の網羅的な解析は、核酸の解析に比べて技術的に非常に困難です。その主な理由は以下の二つです。

1. 増幅の困難性: 核酸はPCR法によって目的の領域を増幅できますが、タンパク質にはそのような増幅技術がありません。そのため、微量な試料からタンパク質を解析するためには、高度な精製技術と微量解析技術が必要とされます。
2. 多様性: 核酸は4種類の塩基から構成されていますが、タンパク質は20種類のアミノ酸から構成されているため、解析がより複雑になります。

プロテオーム解析技術の進歩

近年、質量分析法、特に田中耕一氏らが開発したMALDI法などの進歩により、高分子の微量同定が可能となり、プロテオーム研究は急速に進展しました。2000年以降、様々な生物やヒトの病態におけるプロテオーム研究が盛んに行われています。

プロテオームの比較

プロテオームの比較には、二次元電気泳動などの手法が用いられます。近年では、二つのサンプルを同時に電気泳動し、蛍光色素でラベルして比較する方法が開発されています。例えば、正常細胞のタンパク質を緑色の蛍光色素で、ウイルス感染細胞のタンパク質を赤色の蛍光色素でラベルし、蛍光の位置や強さを比較することで、細胞の状態の違いを解析できます。

プロテオーム研究の応用

プロテオーム研究は、基礎研究だけでなく、創薬やバイオマーカーの探索など、様々な分野で応用されています。プロテオーム解析によって、疾患のメカニズムを理解し、新しい治療法の開発に繋げることが期待されています。

関連分野

プロテオーム研究は、以下の分野とも深く関連しています。

バイオインフォマティクス
トランスクリプトーム
メタボローム
ペプチドーム
オーミクス
ケモインフォマティクス
* 無細胞タンパク質合成系

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