Protéome

Définition

Le protéome cellulaire est l'ensemble de toutes les protéines d'un être vivant, un tissu, une cellule ou un compartiment cellulaire, dans des conditions précisément définies et à un moment précis. Il est la totalité des protéines exprimées dans une cellule en particulier dans des conditions d'environnement et de stade de développement ou de cycle cellulaire spécifique, comme une exposition à la stimulation hormonale.

Le protéome dans le métabolisme :

Le protéome est, dans ce schéma général montrant les relations du génome, associé au transcriptome et métabolome (dont le lipidome).

Explications

Le protéome complet d'un organisme peut être conceptualisé comme les protéines de toutes les variétés de protéomes cellulaires. Il est à peu près l'équivalent des protéines du génome.

Le génome, le transcriptome, le protéome et le métabolome sont tous liés dans le métabolisme (l'interactome) d'un organisme (y compris une bactérie).

Étude

✅ Le terme protéome a été utilisé la première fois en 1994 par l'australien Marc Wilkins, se référant au nombre total de protéines codées par un génome (sur la base et l'analogie des termes génome et transcriptome) et la définition a été appliquée à différentes échelles dans les systèmes biologiques.

La protéomique est l'étude du protéome traditionnellement réalisée par la technique d'électrophorèse sur gel en deux dimensions dans la première dimension, les protéines sont séparées par une focalisation isoélectrique, ce qui sépare les protéines en fonction de leur charge électrique; et dans la seconde dimension, les protéines sont séparées en fonction de leur poids moléculaire. Le gel est coloré avec du bleu de Coomassie ou le nitrate d'argent pour visualiser les protéines; les taches sur le gel sont des protéines qui ont migré vers un emplacement spécifique et qui permet l'identification.

Le protéome est dans un état de nouvelle synthèse constante de protéines avec dégradation simultanée de protéines qui ne sont plus nécessaires. Contrairement au génome relativement statique, le protéome est constamment soumis à des changements dans sa composition. Ces changements sont contrôlés au cours de l'expression des gènes spatio-temporels via des processus de régulation complexes et sont considérablement influencés par les stimuli environnementaux, les maladies, les substances actives et les médicaments. Le protéome est donc un miroir de son environnement et très dynamique.

Étapes

Selon plusieurs scientifiques, il est possible de résumer le protéome avec l'achèvement de 3 activités :

1. identifier toutes les protéines fabriquées dans une cellule spécifique, d'un tissu ou d'un organisme;
2. déterminer comment les protéines forment des réseaux similaires aux circuits électriques à l'intérieur des corps;
3. déterminer les structures tridimensionnelles qui adoptent ces protéines.

L'importance de l'étude du protéome par l'analyse protéomique est grande car cela peut permettre de comprendre les interactions des protéines avec un organisme. En connaissant le protéome des organismes, cela aide, par exemple, le développement de médicaments à travers l'étude comparative des protéines présentes dans un organisme sain et un malade (comme dans le cas d'un mélanome).

Médecine

Afin de développer ces médicaments, les étapes suivantes sont effectuées :

• rendre l'électrophorèse d'échantillons de tissus sains et les comparer avec des échantillons de tissus cancéreux; observation de la présence abondante d'une protéine dans un gel de tissu cancéreux;
• l'isolement de la dite protéine par un procédé de cristallisation;
• effectuer une cristallographie aux rayons X afin de pouvoir déterminer sa structure;
• après détermination de la structure protéique, un médicament agissant au niveau du site actif de la dite protéine peut être conçu.

Le protéome peut également être utilisé pour éviter les effets secondaires de drogues (ou médicaments). 24 médicaments anticancéreux ont été examinés, dont l'efficacité sur 35 lignées cellulaires cancéreuses était clairement liée à leurs profils protéiques. Les chercheurs espèrent qu'avec la connaissance du profil protéique d'une tumeur, les médicaments pourraient être utilisés de manière plus ciblée à l'avenir.

Bactéries

⭐ Dans les cellules bactériennes, le protéome comprend environ 1 000 à 10 000 types différents de molécules de protéines, selon les espèces; chez l'homme, 500 000 à 1 000 000 espèces de protéines sont attendues. Il peut arriver qu'une séquence de gène codant pour une protéine par épissage d'ARNm (pas dans des bactéries) et des modifications ultérieures de la protéine primaire par des enzymes jusqu'à plusieurs centaines d'espèces protéiques (formes de modification) soient synthétisées. Ces modifications post-traductionnelles (qui ont lieu après la synthèse des protéines) peuvent être recherchées en utilisant des techniques d'analyse du protéome.

Protéome humain

Dans une première étude approfondie, le protéome de sept lignées cellulaires humaines a été examiné et l'intersection en a été déterminée, le protéome central. Cela comprenait 1 124 protéines différentes au-dessus de la limite de détection. La fonction de dix pour cent des protéines n'était pas connue au moment de la publication. Les composants métaboliques couverts par le protéome central sont la biosynthèse des protéines, le métabolisme primaire, le cycle cellulaire et l'apoptose.

On sait maintenant que les humains possèdent environ 20 350 gènes présumés codant pour les protéines, dont 8 874 gènes domestiques dans tous les tissus, certains gènes réglementés dans tous les tissus et 6 942 gènes spécifiques aux tissus. Environ 80 % des gènes codant pour les protéines produisent également des variantes d'épissage. Selon la localisation, il y a environ 3 171 gènes (16 %) de protéines sécrétées, 5 570 (27 %) de protéines membranaires, 12 467 (61 %) de protéines intracellulaires et 852 gènes de protéines qui ont à la fois des isoformes liées à la membrane et sécrétées.

Jusqu'à présent, la question de savoir quels gènes ont le modèle pour exactement quelles protéines et dans quelles conditions elles sont lues n'a pas été entièrement résolue. L'objectif est d'acquérir une connaissance approfondie de l'interaction entre l'ADN, l'ARN et les protéines en tant que principaux acteurs moléculaires de la vie.

Environ 1832 protéines n'ont pas été trouvées, qui selon la carte des gènes devraient réellement exister. On suppose qu'un certain nombre de ces protéines ne sont présentes que dans le développement embryonnaire, entre autres, mais que de nombreux gènes connus sont également devenus dysfonctionnels et ne servent plus de modèle pour la synthèse des protéines. Selon les connaissances actuelles, ce dernier s'applique aux récepteurs olfactifs, entre autres, car l'odorat n'est plus indispensable à la survie humaine.

D'autre part, près de 200 protéines ont été découvertes, dont la fonction et les propriétés sont encore inconnues et qui ne sont pas produites par les gènes codant pour les protéines connues, mais par des régions d'ADN en dehors de ces gènes. Ces zones du génome, souvent appelées "ADN indésirable", devraient avoir une fonction de régulation de l'activité des gènes, mais ne devraient pas elles-mêmes coder leurs propres protéines.

En rapport avec "protéome"

• génome

  

  Le génome est l'ensemble haploïde du matériel génétique chromosomique d'un organisme.

• métabolome

  

  Le métabolome est l'ensemble complet de métabolites dans une cellule, un tissu ou un échantillon biologique à un moment donné.

• protéomique

  

  La protéomique est l'étude et l'analyse systémique à grande échelle de chaque protéine, en particulier de leurs structures, fonctions, activité, quantité...

• transcriptome

  

  Un transcriptome est une collection de tous les transcrits d'ARN synthétisés par une seule cellule ou un tissu complet, y compris l'ARNm...