La palabra "proteoma" es la fusión de "proteína" y "genoma", y fue acuñada por Marc Wilkins, un estudiante de doctorado, en 1994 durante un congreso en la Universidad de Siena (Italia). Con este término se entiende el conjunto de proteínas de un organismo o un sistema biológico, es decir, el conjunto de las proteínas producidas por un genoma.
La finalización del Proyecto Genoma Humano en el año 2003 con la secuenciación del genoma completo marcó un hito en el desarrollo del conocimiento, pero el verdadero reto es entender el funcionamiento de los productos de estos genes: las proteínas. Una de las principales conclusiones de la nueva era post-genómica, es que el viejo paradigma según el cual un gen codifica para una sola proteína ya no es válido. De hecho, debido a las modificaciones post-traduccionales de las proteínas (glicosilación, fosforilación), a un genoma puede corresponder más de un proteoma.
La proteómica es la ciencia que estudia el proteoma de un sistema biológico (p. ej., un organismo unicelular, un tejido, un tipo particular de célula o estructura subcelular) en un estado particular (en fase de desarrollo, estado de enfermedad o condición experimental). El objetivo de esta ciencia es comprender cómo las proteínas trabajan juntas para llevar a cabo sus funciones en la célula, tejido o fluido en el que se encuentran. De hecho, el estudio del proteoma (entendido como el estudio de la estructura y la actividad de las proteínas) es crucial para entender la fisiología y los procesos biológicos de todos los seres vivos (bacterias, plantas y animales).
El estudio del proteoma es mucho más complejo que el estudio del genoma por diversas razones. El genoma es estático, mientras que el proteoma es dinámico. El proteoma de un mismo individuo es diferente en distintas células de su cuerpo, y aunque el material genético está presente en las mismas cantidades, el nivel de expresión de la proteína que codifica puede variar en un rango de concentración de uno a un millón.
Para el correcto desarrollo de cualquier proceso biológico se necesitan proteínas que sean funcionales y que estén presentes a una determinada concentración en el organismo. Variaciones, aunque sean mínimas, en los niveles de expresión de algunas proteínas pueden desencadenar un proceso patológico. Algunos ejemplos de proteínas cuyos niveles están finamente regulados son: las hormonas, los anticuerpos, las enzimas, los factores de coagulación de la sangre y los que participan en la contracción muscular, entre otros.
En este sentido la proteómica es una disciplina comparativa que pretende identificar y caracterizar aquellas proteínas que diferencian, a nivel de expresión o de modificación química o estructural, la célula o el tejido enfermo del sano. Esas proteínas diferenciales serán los marcadores con los que desarrollar métodos de predicción, diagnóstico, pronóstico o respuesta a fármacos de la enfermedad en estudio. Esas proteínas diferenciales también podrán ser candidatas a dianas terapéuticas contra las que desarrollar nuevas generaciones de fármacos con los que tratar las enfermedades de una manera más eficaz y menos tóxica para el individuo.
El desarrollo de la proteómica ha experimentado un enorme avance en los últimos años, gracias fundamentalmente al desarrollo tecnológico. El estudio del proteoma hoy en día incluye técnicas muy sofisticadas basadas en métodos electroforéticos y cromatográficos, espectrometría de masas y tecnología bioinformática. La espectrometría de masas, en particular, se ha convertido en una herramienta indispensable para la proteómica (se habla, de hecho, de proteómica basada en espectrometría de masas).
Gracias a estos avances tecnológicos, los próximos años van a ser cruciales para el desarrollo de nuevas pruebas diagnósticas y terapéuticas sobre todo gracias a la iniciativa impulsada por la Human Proteome Organization (HUPO) denominada Proyecto del Proteoma Humano (HPP). El proyecto del proteoma humano es, probablemente, uno de los últimos grandes retos de la biología moderna. Se trata de un proyecto internacional tremendamente ambicioso que tiene como objetivo identificar todas las proteínas que se expresan en el cuerpo humano y que están codificadas por los 20.300 genes identificados previamente gracias al Proyecto del Genoma Humano.
Cada país participante va a estudiar uno de los 23 cromosomas humanos. España ha elegido el cromosoma 16, porque muchos de sus genes están implicados en numerosas enfermedades como el cáncer, la obesidad, trastornos neurológicos, cardiovasculares e infecciosos. Actualmente España está participando activamente en este proyecto con un consorcio de 20 laboratorios.
Una vez definidas todas las proteínas que constituyen nuestro organismo, se diseñarán métodos que permitan cuantificarlas, estudiar en qué situaciones varían y medir sus alteraciones de una manera rápida y precisa. El conocimiento del proteoma humano supondrá dar un paso sustancial en el tratamiento de múltiples enfermedades. Entenderemos por qué se produce un cáncer o por qué un paciente responde a un tratamiento mejor que otro y lo podremos aplicar de forma rutinaria en la práctica clínica en un tiempo relativamente corto.
SOBRE LA AUTORA:
Valentina Calamia es Licenciada en Química y Tecnología Farmacéutica por la Universidad de Roma “La Sapienza”, Italia. Doctora en Fisiopatología y Clínica del Sistema Esquelético por la misma Universidad. Investigadora postdoctoral en la Unidad de Proteómica del INIBIC, desde el año 2007.
