"Białka w żelu - czyli jak podać do stołu... laboratoryjnego" "Proteomika korzeni jęczmienia - optymalizacja metody izolacji białek z korzeni siewek jęczmienia, przystosowanej do elektroforezy 2D" Katarzyna Bzdęga1, Agnieszka Janiak2 1Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Zakład Botaniki Systematycznej; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice e-mail: katarzyna.bzdega@us.edu.pl 2Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Katedra Genetyki; ul. Jagiellońska 28, 40-032 Katowice e-mail: agnieszka.janiak@us.edu.pl "Księżycowy krajobraz żelowy" - pozostałości po skanowaniu żeli

Opis popularnonaukowy projektu

"Najważniejsze jest niewidoczne dla oczu". Sentencja o życiu autorstwa Antoine’a de Saint Exupery’ego zaskakująco sprawdza się w proteomice. Są wprawdzie białka, które po prostu widać, bez nowoczesnego sprzętu laboratoryjnego, skomplikowanych procedur i specjalistycznej wiedzy. Takim białkiem jest na przykład hemoglobina. Jej rubinowoczerwoną barwę rozpoznaje każdy. Podobnie jest z lucyferyną. O jej obecności świadczy blask, jaki emitują robaczki świętojańskie czy świecące próchno. Trudno ją przeoczyć, gdy w sprzyjających warunkach zalśni w dnie lasu. Niewiele więcej jednak jest tak spektakularnych przykładów białek, których wykrycie nie przysparza trudności. Przeogromna, trudna do wyrażenia liczbami grupa tych ważnych biomolekuł nie tylko nie rzuca się w oczy, ale też nie zawsze od razu widać przejawy ich istnienia. Ze względu jednak na różnorodne funkcje, jakie pełnią, związane między innymi z nadawaniem cech i właściwości organizmom, możliwość ich detekcji i opisu bywa kluczowa. Jest tak zwłaszcza z białkami, które powstają w komórkach tych organizmów, które z różnych powodów są istotne dla życia, zdrowia lub ludzkiej gospodarki. Do tych ostatnich należą białka roślin konsumpcyjnych, w tym zbóż, jak jęczmień, białka pasz, roślin ozdobnych, czy zwierząt hodowlanych. Jednak wiele z poszukiwanych białek często umyka detekcji- maskuje się podobieństwem do innych związków z tej grupy, ginie w tłumie innych, nieco podobnych cząsteczek, łączy się ze sobą w pary, czwórki lub jeszcze bardziej zwielokrotnione aglomeraty cząstek, udając większe molekuły, niż można się spodziewać. Wszystko to sprawia, że ich detekcja bywa ogromnym wyzwaniem dla badaczy. Jednak dzisiaj zastosowanie odpowiedniej metody pozwala uzyskać obraz jednocześnie wszystkich białek obecnych w dowolnej tkance lub narządzie organizmu, na określonym etapie jego rozwoju. Warto ich jednak szukać - późniejszy opis zobrazowanych białek i bliższe poznanie ich właściwości i funkcji otwiera nauce kolejne drzwi a często też dostarcza nowych narzędzi biotechnologii i gospodarce. Trzeba wgłębić się w "niewidoczne" - aby zrozumieć widzialne przejawy działania białek - tajemniczych, a zarazem ważnych biomolekuł naszego codziennego życia.

Streszczenie naukowe

Proteomika obejmuje globalną analizę białek produkowanych w danej tkance, na danym etapie rozwoju organizmu. Stosowane techniki badawcze pozwalają na śledzenie zmian w ilości białek w powiązaniu z danym procesem , a także odkrywanie zależności między poszczególnymi białkami. Ze względu na to, że proteomika skupia się na analizie białek strukturalnych i enzymów daje możliwość wglądu w procesy bezpośrednio związane z powstawaniem określonego efektu fenotypowego, co nie zawsze jest możliwe podczas analizy ekspresji genów. Głównym celem badań było opracowanie wydajnej i powtarzalnej metody izolacji białek, dającej ekstrakty o wysokiej jakości i pozwalającej na rozdział białek za pomocą elektroforezy dwukierunkowej (2D). Jako materiał wykorzystano 6-dniowe siewki jęczmienia rosnące w aeroponice, które pobierano i ucierano w ciekłym azocie. Ze 100 mg otrzymanego materiału izolowano białka wykorzystując trzy metody: ekstrakcję z fenolem, metodę opartą o wytrącanie białek za pomocą kwasu trójchlorooctowego (TCA), metodę wykorzystującą odczynnik TriPure. Po przeprowadzeniu elektroforezy dwukierunkowej żele skanowano i analizowano liczbę uzyskanych spotów białkowych oraz jakość ich rozdziału elektroforetycznego - obecność pionowych lub poziomych smug oraz intensywność tła, świadczących o zanieczyszczeniach ekstraktów. Najlepsze rezultaty otrzymano stosują izolację białek za pomocą strącania w TCA, tą też metodę dopracowano, zwiększając ilość tkanki branej do analiz do 250 mg. Zastosowano także dodatek dwusiarczku hydroksyetylu, który zapobiega niespecyficznemu utlenianiu grup tiolowych w białkach, dzięki czemu uniknięto poziomego smużenia spotów związanego ich z nieprecyzyjnym rozdziałem pod względem punktu izoelektrycznego. Dokonując analizy obrazu, wykryto 769 spotów o dobrej jakości rozdziału elektroforetycznego, co umożliwiło rozpoczęcie badań nad proteomem korzeni jęczmienia.

Komitet Organizacyjny

Sponsorzy

Patronat honorowy

Leszek Jodliński
Dyrektor Muzeum Śląskiego w Katowicach

Zygmunt Łukaszczyk
Wojewoda Śląski

Jan Malicki
Biblioteka Śląska

Piotr Uszok
Prezydent Katowic

Adam Matusiewicz
Marszałek Województwa Śląskiego

Patronat medialny