El proteoma celular es la totalidad de proteínas expresadas en una célula particular bajo condiciones de medioambiente y etapa de desarrollo específicas.
En otras palabras, es el conjunto de proteínas que un organismo sintetiza a partir de los genes que contiene para dar a la célula su carácter individual.
El proteoma se modifica de acuerdo al tiempo de desarrollo, el tipo de tejido y las condiciones ambientales a las que esté sometido el organismo como el estrés, la exposición a estimulación hormonal… También están presentes en virus.
Para entender mejor el concepto del proteoma, es útil compararlo con el genoma. El genoma de un organismo es el conjunto completo de información genética contenida en su ADN, incluyendo todos los genes y secuencias regulatorias. Sin embargo, no todas las secuencias genéticas en el ADN se traducen en proteínas. El proteoma es el conjunto de todas las proteínas que realmente se producen y están presentes en una célula o un organismo en particular.
El proteoma es notablemente más complejo que el genoma debido a la gran cantidad de proteínas que una célula puede producir a partir de un conjunto relativamente limitado de genes. Esto se debe a varios procesos de regulación y modificación post-traduccionales que pueden alterar una proteína después de que ha sido sintetizada.
Este conjunto de proteínas determina cómo son los organismos, cómo funciona su cuerpo y cómo se comporta.
Aquí hay varias funciones importantes del proteoma:
1. Función estructural: las proteínas son los principales bloques de construcción estructurales de las células y los tejidos. Forman la arquitectura física de las células, proporcionando forma y soporte estructural. Por ejemplo, las proteínas como el colágeno son esenciales para la estructura y la elasticidad de la piel, huesos, tendones y otros tejidos conectivos.
2. Función enzimática: muchas proteínas son enzimas, que actúan como catalizadores para las reacciones químicas en el cuerpo. Las enzimas aceleran y regulan las reacciones bioquímicas necesarias para procesos como la digestión, la síntesis de proteínas, la producción de energía (respiración celular) y la replicación del ADN.
3. Función de transporte: algunas proteínas actúan como transportadores que mueven moléculas y iones a través de las membranas celulares. Ejemplos incluyen la hemoglobina, que transporta oxígeno en la sangre, y las proteínas transportadoras de glucosa que facilitan el transporte de glucosa a través de las membranas celulares.
4. Función de comunicación celular: las proteínas pueden actuar como mensajeros o receptores en señalización celular. Las hormonas, por ejemplo, son proteínas o péptidos que actúan como señales químicas para regular procesos en todo el cuerpo.
5. Función inmunológica y de defensa: las proteínas forman parte del sistema inmunológico, incluyendo los anticuerpos que reconocen y neutralizan agentes patógenos como bacterias y virus. También están involucradas en la respuesta inflamatoria y en la defensa del cuerpo contra infecciones.
6. Regulación del crecimiento y desarrollo: las proteínas juegan un papel crucial en el control del crecimiento y la diferenciación celular. Regulan la expresión génica, determinando qué genes se activan o desactivan en diferentes etapas del desarrollo y en respuesta a señales del entorno.
7. Función de reparación y mantenimiento: las proteínas están involucradas en la reparación y mantenimiento de tejidos y células dañados. Por ejemplo, las proteínas enzimáticas ayudan en la cicatrización de heridas y en la reparación del ADN dañado.
El estudio del proteoma es fundamental para comprender enfermedades, identificar biomarcadores para diagnóstico y pronóstico, desarrollar terapias dirigidas y entender las bases moleculares de procesos biológicos normales y patológicos.
Por eso, existe la ciencia de la proteómica, que es el estudio del proteoma. Gracias a la proteómica se puede comprender las interacciones que tienen las proteínas con un organismo.
La investigación del proteoma implica el uso de técnicas como la espectrometría de masas, la electroforesis bidimensional y la microscopía de fluorescencia para identificar, cuantificar y caracterizar las proteínas presentes en una muestra biológica. Estas técnicas permiten estudiar cómo cambia el proteoma en respuesta a diferentes condiciones y cómo se relaciona con la fisiología y la patología.
Conocer el proteoma de un organismo nos ayuda en:
- desarrollo de medicinas específicas según el proteoma de una persona.
- evitar medicamentos con efectos secundarios.
Para realizar este estudio, se aísla la proteína mediante un proceso de cristalización y luego se determina su estructura mediante una cristalografía de rayos X. Una vez determinada la estructura de la proteína, se podrá diseñar un medicamento que actúe en el sitio activo de dicha proteína.
Se emplea en muchos estudios y ensayos clínicos para el cáncer, por ejemplo, para el melanoma.
