Qué es la proteómica?
La proteómica es una disciplina científica dedicada al estudio exhaustivo de las proteínas presentes en un organismo, un tejido o una célula en un momento determinado. El término «proteoma» se refiere al conjunto de proteínas expresadas, que varían según el tipo celular, las condiciones fisiológicas y los estímulos externos.
Mientras que la genómica analiza el código genético (ADN), la proteómica se centra en las proteínas, los verdaderos actores funcionales de los procesos biológicos. Las proteínas desempeñan un papel central en la estructura celular, la comunicación, las reacciones enzimáticas, la regulación y la respuesta a las enfermedades.
Identificación de proteínas: ¿qué proteínas están presentes en una muestra?
Uno de los primeros objetivos de la proteómica es listar las proteínas expresadas en un tipo celular, tejido o fluido biológico (por ejemplo, plasma, saliva). Esta identificación permite:
- Descubrir nuevas proteínas potencialmente involucradas en funciones biológicas o enfermedades;
- Comparar perfiles proteicos entre individuos sanos y enfermos para encontrar biomarcadores diagnósticos o pronósticos;
- Mapear las variaciones del proteoma según las condiciones (ej.: estrés, infección, tratamiento).
La espectrometría de masas juega un papel central en esta tarea, capaz de identificar cientos o incluso miles de proteínas en un solo análisis.
Cuantificación: medir la abundancia relativa o absoluta de las proteínas
No basta con saber qué proteínas están presentes, también es necesario medir su cantidad. La cuantificación proteómica permite:
- Establecer perfiles de expresión proteica;
- Detectar variaciones en la abundancia asociadas a un estado patológico, respuesta a un tratamiento o etapa de desarrollo;
- Seguir la eficacia de un medicamento observando la evolución de las proteínas objetivo.
Se distinguen:
- Cuantificación relativa: comparación de los niveles de proteínas entre diferentes muestras (ej.: antes/después del tratamiento).
- Cuantificación absoluta: medición precisa del número de moléculas de una proteína determinada.
Se utilizan enfoques como el marcado isotópico (SILAC, iTRAQ) o la espectrometría sin marcado (label-free) para estos análisis.
Caracterización: analizar las modificaciones postraduccionales (PTM)
Las proteínas no son estáticas tras su síntesis: sufren modificaciones postraduccionales que regulan su actividad, localización o estabilidad. Entre estas modificaciones están:
- La fosforilación (adición de un grupo fosfato): esencial en la regulación de vías de señalización;
- La glicosilación (fijación de cadenas de azúcares): crucial para interacciones célula-célula y el reconocimiento inmunitario;
- La ubiquitinación, acetilación, metilación, etc.
La proteómica permite mapear estas modificaciones y entender cómo modulan las funciones proteicas en contextos normales y patológicos.
Interacción proteica: estudiar las redes de interacción entre proteínas
Dentro de la célula, las proteínas no actúan solas. Forman redes complejas de interacción, llamadas interactomas, que son la base de las funciones biológicas.
La proteómica permite:
- Identificar los socios de interacción de una proteína determinada (ej: co-inmunoprecipitación acoplada a espectrometría de masas);
- Modelar redes proteicas para visualizar relaciones y jerarquizar las proteínas clave (hubs);
- Entender cómo cambian estas interacciones en la enfermedad e identificar nuevas dianas terapéuticas.
Las principales técnicas utilizadas en proteómica
1.
Espectrometría de masas (EM)
Es el método más utilizado para identificar y cuantificar proteínas con gran precisión. Permite secuenciar péptidos derivados de la digestión de proteínas.
2. Electroforesis bidimensional (2D-PAGE)
Esta técnica separa las proteínas según su carga y su tamaño, facilitando su análisis.
3.
Microarrays proteicos
Permiten detectar y cuantificar simultáneamente numerosas proteínas en una muestra.
Principales aplicaciones de la proteómica
- Medicina personalizada: adaptación de los tratamientos en función del perfil proteico individual.
- Investigación sobre el cáncer: identificación de biomarcadores para el diagnóstico y el seguimiento terapéutico.
- Neurociencias: comprensión de los mecanismos de las enfermedades neurodegenerativas.
- Farmacología: descubrimiento de nuevas dianas terapéuticas.
| Recurso / Base de datos | Tipo | Descripción | Enlace principal |
|---|---|---|---|
| PRIDE / ProteomeXchange | Depósito de datos | El mayor depósito de datos de espectrometría de masas, acceso programático (API REST, prideR) | https://www.ebi.ac.uk/pride/ |
| MassIVE | Depósito de datos | Depósito de acceso abierto del NIH, integrado a ProteomeXchange | https://massive.ucsd.edu/ |
| jPOSTdb / jPOSTrepo | Depósito de datos | Base japonesa que reanaliza datos proteómicos de forma estandarizada | https://jpostdb.org/ |
| iProX | Depósito de datos | Plataforma china para el depósito y compartición de datos proteómicos | https://www.iprox.org/ |
| Human Protein Atlas | Base de datos | Atlas tisular con localización subcelular y perfiles proteómicos | https://www.proteinatlas.org/ |
| UniProt / neXtProt | Base de datos | Bases de referencia para secuencias, anotaciones, PTMs, interacciones | https://www.uniprot.org/ |
| STRING | Base de interacciones | Base de interacciones proteína-proteína, datos experimentales y predicciones | https://string-db.org/ |
| Comet, X!Tandem, Mascot | Software | Software clásico para la búsqueda de péptidos mediante espectrometría de masas | https://comet-ms.sourceforge.net/ (Comet) |
| MaxQuant, Skyline, Scaffold | Software | Plataformas para cuantificación y análisis dirigida | https://maxquant.org/, https://skyline.ms/ |
| ProteomicsML | Plataforma educativa | Tutoriales y conjuntos de datos para aprendizaje automático en proteómica | https://www.proteomicsml.org/ |
| Journal of Proteome Research | Revista científica | Revista principal en proteómica biomédica | https://pubs.acs.org/journal/jprobs |
| Molecular & Cellular Proteomics | Revista científica | Revista de alto impacto con artículos sobre proteómica y biología celular | https://www.mcponline.org/ |
| Clinical Proteomics | Revista de acceso abierto | Revista especializada en proteómica clínica | https://clinicalproteomicsjournal.biomedcentral.com/ |
| PRIDE database (NAR 2022) | Artículo de referencia | Artículo que describe la evolución y arquitectura de PRIDE | https://academic.oup.com/nar/article/50/D1/D543/6379939 |