『Proteomics란?』◎proteomics란?Proteome이란 Protein과 Genome의 합성어로 (Prote+ome) 특정 조건과 특정한 시점에 한 시료 (조직, 기관, 세포, body fluid)가 갖는 단백질의 총체를 말한다. Proteomics란 이 proteome수준에서 각 단백질들의 기능을 밝히는 학문을 말한다.일반적으로 genome에 의해 mRNA로 전사가 되면 그 전사가 된 것을 리보솜 안에서 단백질로 번역해 낸다. 하지만 genome의 정보는 전사 과정에서 intron이라고 하는 비정보 영역과 exon이라고 하는 정보 영역을 선택적으로 취하게 되고 이것을 다시 번역과정에서 변형시켜서 최종적인 단백질로 되는 것이다. 따라서 우리가 정확한 유전자의 배열을 안다고 해도 실재 세포내에서 기능을 담당하는 단백질과는 차이가 난다는 것이다. 이러한 맹점이 genome project 연구에서 proteomics 연구로 진행된 배경이 될 수 있다.이들 Proteome 분석은 다음과 같은 특성을 가지고 있다.1) 정제 과정 없이 조직, 개체등 시료에 존재하는 모든 단백질을 펼쳐 분석할 수 있다.2) 유전자의 발현 정도를 한 눈에 알 수 있다.3) 유전자에 의한 현상과 유전자 외적요인(multigenic/epigenic)에 의한 현상을 쉽게 추적할 수 있다.4) 정상조직과 질병 조직, 그리고 좋은 품종과 나쁜 품종간의 단백질 발현 차이를 알 수 있다.그 예로 APAF의 Chiron Project를 들어보면, 동일한 암 환자의 경우에도 전이가 빨리 진행된 경우의 환자와 전이가 안된 환자의 세포주에서 얻은 chiron으로 219개의 protein spot을 분석하였다. 그 결과 205개의 spot은 이미 알려진 단백질 이었고, 14개의 새로운 protein spot을 찾아냈다. 이들 두 시료의 차이점은 125개의 다른 protein spot을 찾아 냈으며, 이들은 대부분이 phosphorylation 및 glycosylation 등의 post-translattein을 포함한 phosphoprotein임을 알아냈다. 이와 같이 proteome을 연구의 활용 분야는 크게 진단과 치료제 개발 그리고 동식물의 품종 개량 등이다.표. Genome과 Proteome의 비교GenomeProteome유전정보 (DNA)의 총체단백질의 총체개체마다 유일함한 개체에도 수없이 많음생명체 설계도의 해독기능단위의 총체적 해독연구와 산업의 기본 Data산업에 직결된 Data미국이 독점호주, 스위스, 덴마크등이 선도Proteomics가 발전된 이유시료에 존재하는 모든 단백질을 효과적으로 분석하기 위한 재현성이 높은 이차원 전기영동법 (2-DE system)이 개발과 2-D젤에서 분리한 소량의 단백질을 가지고도 빠른 시간 내에 이의 동정을 가능하게 한 질량 분석법의 개발, 또한 이를 기존에 알려진 정보나 게놈 서열 분석이 끝나 발현이 예측되는 유전자로부터 얻을 수 있는 단백질 정보를 웹상의 데이터 베이스를 통해서 신속하게 확인,동정및 예측할 수 있는 생물정보학의 발전은 프로테오믹스 발전에 결정적인 기여를 하였다.◎대체 기술 및 유사 기술 비교-Genomics를 이용하여 marker 유전자를 찾을 수 있으나 reanscription과 proteome과외 상관관계는 20~30%에 불과하다는 최근의 연구 결과를 고려하면 proteomics의 중요성을 이해할 수 있다.-전체 질병 중에 유전병은 오직 2~3%에 불과함으로 genomics를 이용한 진단 및 치료법 개발에는 한계가 있다.-transcription-하나의 유전자는 통상 하나의 mRNA로 전사되지만 post-translational modification에 의해 많은 polypeptide로 변형되고 이러한 변형에 문제가 생기면 질병이 발생하게 된다.-단백질은 DNA및 RNA와 달리 생리적 상태를 표현하고 조절하는 최종물질이며 많은 경우 단백질 자체보다 post-translational modification product가 중요하다.-이상을 종합하면 proteomics기술은 genomics기종류의 세포 혹은 세포 내 부분들에 대한 복잡한 단백질 혼합물로부터 매우 적은량의 단백질(~10 fmol)을 분리, 동정할 수 있다.◎Proteomics의 순서도『proteomics 세계동향』◎포스트 게놈 시대의 생물산업 발전 방향Genomics는 이미 끝난 project이다.Functional Genomics는 선진 각국에서 이미 오래 전부터 시작하여 경쟁력이 약화되어 있다.그러나 Proteomics는 선진 각국도 이제 막 시작하였다.노벨상수상자인 콘버그, 휘셔 박사 등은 21세기는 Proteomics시대라고 예측하였다.Functional Genomics보다 Proteomics가 응용 가능성이 훨씬 높다.◎Proteomics의 응용분야◎사업화 분야맞춤 의학 사업-각종 질환 별로 pharmacogenomics를 이용한 맞춤 의학이 가능하게 됨.-환자의 혈청을 분석하여 환자마다 특성에 맞는 진료를 하는 pharmacogenomics를 개발함 .-예를 들면 interferon의 경우 환자의 20~30%만 효력을 발휘함.-따라서 적합한 치료를 위한 prescreening이 필요한데 이때 혈청분석을 이용할 수 있다.-이와 같은 방법은 제약회사에서 신약을 개발한 후 약효의 검증 기간과 비용을 대 폭 절약 할 수 있다.protein Chip 개발-새로운 marker 단백질을 찾으면 protein chip을 만들어 진단과 치료에 이용할 수 있다.-분 사업이 안정궤도에 오르면 바로 질환별 (예:당료합병증 검사) 또는 종합진 단 성격의-protein chip을 개발하여 상품화할 것이다.-분사의 독자 기술로 개발하거나 protein chip 개발 전문회사와 공동으로 개발할 것이다.◎시장 규모맞춤의학 시장 규모-맞춤의학 분야는 아직 시장이 형성되어 있지 않고 있다.-2005년까지 제약회사 또는 병원 등에서 이 분야의 응용이 활발하게 이루어질 전망이다. -2005년의 시장 규모는 약 50억원 정도로 예상하고 있다.Protein Chip 시장 규모-Protein chip의 상품화 시 있다.◎해외 Proteomics관련 회사-Protemoe Inc.세계 최초로 호주 정부의 투자로 설립한 Australian Proteome Analysus Facility (APAF)의 기술을 기반으로 서립된 최초의 proteome 전문사.혈청 연구를 수행하고 있으나 이는 백인의 것으로 한국인 고유의 표준 단백질 지도는 제작되지 않고 있다.-Celera미국 최대의 functional genomics 연구사로 최근 세대 최대의 proteome 연구소를 설립 중에 있으나 한국인의 다양한 시료를 확보하는 것은 당분간 어려울 전망이다.-Oxford GlycoScience(OGS)영국 최대의 proteome 분석 연구사로 현재 긱종 대장암의 표적 단백질을 발굴하였고 극미량 단백질 염색 기술을 보유하고 있다.◎시장 전망-국내 생물산업 시장 전망국내 생물산업의 시장 규모는 2000년에 3조2천억원, 2005년에 14조원에 달할 것으로 예상된다.생물산업 관련 제품의 수출은 2000년에 1조원, 2005년에는 6조원에 달할 것이다.분야별로는 생물의약품이 전체 시장을 주도할 것으로 예상된다.-세계 생물산업 시장 전망세계 Drug Market (1998 $ Sales)질 환매출액 ($, 1998)Cardiovascular$ 22.1 BPsychotherapeutics20.0 BGastrointestinal12.9 BCholesterao reducer10.4 BCancer7.8 BDiabetes4.0 B세계 생명 공학시장의 규모는 2002년에 2,000억$로 예상된다.◎Proteomics 연구 성공 사례Company연구 방향성공 사례추정 매출액('98, $)Myriad Genetics Inc.유방암 및 자궁암에 특이적인유전자 개발 및 유전 상담 제공BRCA 진단 kit, 난소암 치료영drug 표적을 발견하여Roche에 판매300 mil.Smithkline BeechamBioinformatics를 이용한항암제 개발다른 회사들의 제품 제휴100 mil.Axys Pharmatheuti』◎2차원 전기 영동법 (2-DE system)을 이용한 proteom 분석broad range pH (pH3-10)뿐만이 아니라 보다 더 세밀하고 고 해상도로 프로테옴들을 분리하기 위해 2-D Gel을 pH 1 unit 단위로도 분석하는 서비스를 제공하고 있습니다. 이러한 IsoElectroFocusing(IEF) 수행을 위해 Multiphor-II (AP Biotech)장비를 보유하고 있으며 한번에 최고 70개의 sample을 진행시킬 수 있습니다. 또한 SDS-PAGE실행을 위한 Hoefer Dalt (AP Biotech) 장비를 소유하고 있고 최고40개의 sample을 동시에 진행 시킬 수 있습니다.Multiphor-llHoefer Dalt◎Panorama gelbroad range pH strip을 사용할 때보다 더 높은 해상도로 proteom 패턴을 분석할 수 있다.◎2-D Gel의 발색 요령2차원 전기영동 후 단백질의 image는 Colloidal Coomassie blue (CBB G250, R250), 형광 발색법 (Sypro-Ruby)등의 방법을 이용하여 발색 시키고 있습니다. 또한 미량 존재하는 프로테옴을 찾고자 기존 silver staining법에 상응하는 감도를 갖지만 질량 분석기기(MS)를 이용해 동정이 가능한 silver staining법을 도입하여 Coomassie법으로 찾기 힘든 프로테옴의 분석도 가능하게 하기 위해 노력하고 있다.◎컴퓨터를 이용한 2-D Gel Image 분석2-D Gel의 발색 후 proteom 이미지는 image analysis software Melanie III (Genebio, Swiss)프로그램을 이용해 분석하고 있습니다. 표적 단백질을 찾고자 proteom을 수치화된 데이타로 만들어 실험군을 대조군과 비교 분석 합니다.◎2-D Gel로부터 얻은 표적 단백질의 질량 분석기를 이용한 동정상기의 2-D Gel의 Melanie III를 이용하여 특이 단백질 spot을 찾은 뒤 질량 분석기 (MS)를 이용해 동정
![[프로테오믹스] 인체단백질연구 (proteomics)의 현황 및 전망](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2004/06/18/data2879725-0001.jpg)
