مقدمة
في عصر ما بعد الجينوم، تحول التركيز من مجرد تسلسل الجينات إلى فهم كيفية سلوك نواتج البروتين الخاصة بتلك الجينات، وتفاعلها، وتغيرها في ظل ظروف مختلفة. **علم البروتينات** هو دراسة واسعة النطاق للبروتيوم - المجموعة الكاملة من البروتينات التي يتم التعبير عنها في خلية أو نسيج أو كائن حي في وقت معين. ولأن البروتينات هي المؤثر الرئيسي في علم الأحياء - فهي تؤدي وظائف هيكلية وإشارية وإنزيمية وتنظيمية - فإن علم البروتينات يقدم رؤى عميقة تتجاوز ما يمكن أن يقدمه علم الجينوم أو علم النسخ وحدهما. ([WJGnet][1])
ومع ذلك، فإن علم البروتينات أكثر تعقيدًا بكثير: إذ يتغير تعبير البروتين مع الزمن والبيئة، وتخضع البروتينات لتعديلات، وتوجد في أشكال متماثلة متعددة ومجموعات تفاعلية. ([WJGnet][1])
ستقدم هذه المقالة لمحة عامة مفصلة عن علم البروتينات: تعريفاته، وأنواعه، وسير عمله، وتقنياته، وتحدياته، وتطبيقاته الرئيسية، وتوجهاته المستقبلية - مما يمنحك فهمًا متينًا لأسباب أهمية علم البروتينات وكيفية حدوثها.
ثورة علم البروتينات(proteomics)
## 1. ما هو علم البروتينات؟
يشير **علم البروتينات** إلى الدراسة الشاملة للبروتينات: مستويات تعبيرها، وبنيتها، وتعديلاتها، وتفاعلاتها، ووظائفها في الأنظمة البيولوجية. ([WJGnet][1])
صاغ مارك ويلكنز مصطلح "البروتيوم" عام ١٩٩٥ ليعكس المجموعة الكاملة من البروتينات المشفرة بواسطة الجينوم والمعدلة من خلال العمليات الخلوية. ([WJGnet][1])
على عكس الجينوم، الذي يتسم بالثبات النسبي، فإن البروتيوم ديناميكي - يتغير مع مرور الوقت، ونوع الخلية، والإشارات، والبيئة، والمرض. هذا التعقيد يُعزز قوة وتحدي علم البروتيوميات. ([Wikipedia][2])
بما أن البروتينات هي منفذ المعلومات الجينية، فإن دراستها تُقدم رؤىً بالغة الأهمية حول كيفية عمل الخلايا (أو اختلال وظائفها) في الصحة والمرض.
### 1.1 أهمية علم البروتيوميات
* البروتينات هي الجزيئات الوظيفية الرئيسية في علم الأحياء. يُخبرك علم الجينوم "بما يمكن أن يكون"، ويُخبرك علم النسخ "بما يُمكن نسخه"، بينما يُخبرك علم البروتيوميات "بما هو موجود ونشط بالفعل".
* العديد من أحداث ما بعد النسخ وما بعد الترجمة تعني أن مستويات mRNA غالبًا ما ترتبط ارتباطًا ضعيفًا بوفرة البروتين أو نشاطه.
* يساعد التحليل البروتيني على كشف تفاعلات البروتينات، وشبكات الإشارات، والتعديلات ما بعد الترجمة، والتوطين تحت الخلوي - وهي جميعها عوامل بالغة الأهمية لفهم علم الأحياء على المستوى الميكانيكي.
* له تطبيقات رئيسية في اكتشاف المؤشرات الحيوية، وتحديد أهداف الأدوية، وفهم آليات الأمراض، وعلم الأحياء النظمي، والطب الدقيق.
### 1.2 النطاق والتعريفات
* **تحليل البروتينات العشوائي/التصاعدي**: تُهضم البروتينات إلى ببتيدات وتُقاس (انظر القسم 3).
* **تحليل البروتينات التنازلي**: تُحلل البروتينات السليمة (أو الشظايا الكبيرة) مباشرةً.
* **تحليل البروتينات المُستهدف**: يُركز على مجموعات مُحددة مُسبقًا من البروتينات أو الببتيدات.
* **القياس الكمي بدون وسم مقابل القياس الكمي القائم على الوسم**: استراتيجيات مختلفة لقياس وفرة البروتين.
* **الأشكال البروتينية**: أشكال جزيئية مختلفة من البروتينات ناتجة عن التباين الجيني، والربط البديل، والتعديلات ما بعد الترجمة. ([MDPI][3])
---
## 2. الخلفية التاريخية وتطور علم البروتينات
يساعد فهم أصول علم البروتينات على تقدير التقدم التقني الذي جعل تحليل البروتينات على نطاق واسع ممكنًا.
### 2.1 الأصول
في أوائل التسعينيات، أتاحت التطورات في مجال الرحلان الكهربائي ثنائي الأبعاد للهلام (2-DE) وتسلسل البروتينات إجراء أول مقارنات عشوائية للتعبير البروتيني بين العينات. ([arXiv][4])
مع تحسن حساسية مطياف الكتلة (MS)مع نضج الأدوات الحاسوبية، برز مجال تحليل البروتينات ليتجاوز دراسات البروتين المفرد إلى تحليل البروتينات الشامل.
### 2.2 أهم الإنجازات
* قدّم ويلكنز مصطلح "البروتيوم" (منتصف التسعينيات)
* تطوير تحليل البروتينات القائم على طيف الطيف الكتلي (MS)، وخاصةً كروماتوغرافيا السائل المترادفة طيف الطيف الكتلي (LC–MS/MS). ([مجلة أكاديمية جامعة أكسفورد][5])
* إدخال سير عمل تحليل البروتينات "الجماعي" (من الأسفل إلى الأعلى).
* ظهور تحليل البروتينات عالي الإنتاجية، وتجزئة العينات، والاستراتيجيات الكمية. ([مجلة التلقيح الاصطناعي][6])
* ظهور التطبيقات المتخصصة: اكتشاف المؤشرات الحيوية، وتحليل البروتينات السريري، وتحليل البروتينات وحيدة الخلية، وتحليل البروتينات فائق السرعة. ([بوابة مجلات المتجهات البيئية][7])
### 2.3 العصر الحالي
ندخل مرحلةً يتحول فيها علم البروتينات من مجرد علم اكتشاف إلى سياقات تطبيقية وإكلينيكية، متكاملاً مع علم الجينوم وعلم الأيض وغيرها من "الأوميكس" لخلق رؤى بيولوجية شاملة. ([MDPI][3])
---
## 3. سير عمل وتقنيات علم البروتينات الرئيسي
يُعتبر استخدام الأجهزة عالية الأداء وسير العمل المتطور القوة الأساسية لعلم البروتينات. نستعرض أدناه التقنيات وسير العمل الرئيسي.
### 3.1 تحضير العينات واستخلاص البروتين
تبدأ أي تجربة في علم البروتينات بتحضير دقيق للعينة: استخراج البروتينات من الخلايا/الأنسجة، إذابة، اختزال/ألكلة ثنائي الكبريتيد، الهضم (من الأسفل إلى الأعلى)، استنفاد البروتينات الوفيرة (في البلازما)، التجزئة، إلخ.
قد يُؤثر سوء التحضير على النتائج أو يُفقد البروتينات قليلة الوفرة.
### 3.2 الفصل والتجزئة المسبقة
البروتينات معقدة (آلاف البروتينات، نطاق ديناميكي واسع). تشمل الاستراتيجيات ما يلي:
* 2-DE (تاريخيًا): فصل البروتينات السليمة عن طريق نقطة التساوي الكهربائي والوزن الجزيئي. ([arXiv][8])
* الفصل الكروماتوغرافي (LC) قبل MS - يساعد على تقليل التعقيد.
* التجزئة المسبقة عن طريق التجزئة تحت الخلوية، وإثراء البروتينات الفوسفاتية (البروتينات الفوسفورية)، والتقاط الألفة، إلخ.
### 3.3 تحليل البروتينات باستخدام مطياف الكتلة
يُعد مطياف الكتلة (MS) جوهر تحليل البروتينات الحديث. بعض النقاط الرئيسية:
#### تحليل البروتينات من أسفل إلى أعلى
* تُهضم البروتينات (عادةً باستخدام التربسين) إلى ببتيدات.
* تُفصل الببتيدات (LC) وتُحلل بواسطة MS/MS - غالبًا ما يُطلق عليها "تحليل البروتينات بالبندقية". ([NIST][9])
* المزايا: إنتاجية عالية، تغطية شاملة؛ القيود: فقدان معلومات الشكل البروتيني السليم، وضرورة الاستدلال لربط الببتيدات بالبروتينات. ([RSC Publishing][10])
#### تحليل البروتينات من أعلى إلى أسفل
* يتم تحليل البروتينات السليمة أو الشظايا الكبيرة مباشرةً بواسطة طيف الطيف الكتلي.
* يحافظ على معلومات الشكل البروتيني (متغيرات الوصل، PTMs).
* التحديات التقنية: تعقيد البروتينات السليمة، ومتطلبات الأجهزة العالية.
#### الاستراتيجيات الكمية
* القياس الكمي بدون وسم: يستخدم شدة الإشارة أو العد الطيفي. ([Wikipedia][11])
* القياس الكمي القائم على الوسم: على سبيل المثال، SILAC (وسم النظائر المستقرة بواسطة الأحماض الأمينية في مزرعة الخلايا)، iTRAQ، TMT.
* تحليل البروتينات المستهدف: مراقبة التفاعلات المختارة (SRM) أو مراقبة التفاعلات الموازية (PRM) للبروتينات المحددة مسبقًا. #### الأجهزة والتقنيات الناشئة
* فصل حركة الأيونات، أجهزة تحليل كتلة عالية الدقة، نطاق ديناميكي مُحسّن. ([研飞ivySCI][6])
* بروتيوميات الخلية الواحدة في الأفق. ([arXiv][12])
* بروتيوميات فائقة السرعة: عمق عينات متعددة يوميًا. ([بوابة مجلات المتجهات البيئية][7])
### 3.4 تحليل البيانات والمعلوماتية الحيوية
تحليل بيانات البروتيوميات ليس بالأمر السهل: تحديد الببتيد، استدلال البروتين، التقدير الكمي، تحديد موقع PTM، تحليل التفاعل/الشبكة.
تشمل التحديات التحكم في معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR)، القيم المفقودة، النطاق الديناميكي، تعقيد البروتيوم. ([RSC Publishing][10])
يتطلب التكامل مع "الأوميكس" الأخرى (النسخ، الأيض) مناهج بيولوجيا الأنظمة.
---
## 4. أنواع مناهج تحليل البروتينات
نُصنّف هنا تحليل البروتينات حسب الاستراتيجية أو الهدف.
### 4.1 تحليل البروتينات الاستكشافي (غير المُستهدف)
* تحليل شامل، خالٍ من الفرضيات، لأكبر عدد ممكن من البروتينات/الببتيدات.
* عادةً ما يكون تحليلًا تصاعديًا باستخدام تقنية كروماتوغرافيا سائلة (LC-MS/MS).
* مُفيد لاكتشاف المؤشرات الحيوية، والتغييرات على مستوى النظام، والدراسات المُقارنة.
### 4.2 تحليل البروتينات المُستهدف
* يُركز على مجموعة مُحددة من البروتينات/الببتيدات.
* يُوفر إمكانية إعادة إنتاج وحساسية ودقة تقدير كمي أعلى.
* يُستخدم في التحقق من صحة المؤشرات الحيوية، والفحوصات السريرية.
### 4.3 تحليل البروتينات الكمي
* قياس التغيرات في الوفرة أو التعديلات.
* الكميات النسبية مقابل الكميات المُطلقة.
* يُمكّن من اكتشاف التعبير البروتيني التفاضلي بين الحالات (المرض مقابل السليم، المُعالَج مقابل غير المُعالَج).
### 4.4 تحليل البروتينات البنيوي والوظيفي
* تحليل تكوينات البروتينات، وتفاعلاتها، ومركّباتها، وتحديد مواقعها تحت الخلوية.
* تفاعلات البروتين-البروتين (PPIs)، والتشبيك المتقاطع (MS)، وتحليل البروتينات التآلفي.
* تحليل البروتينات بعد التعديل (PTM) (الفسفرة، والأستلة، واليوبيكويتين).
### 4.5 تحليل البروتينات السريري/الترجمي
* تطبيق تحليل البروتينات على العينات السريرية: بروتيوم البلازما/المصل، والأنسجة، والسوائل الحيوية.
* اكتشاف المؤشرات الحيوية، وتطوير الأدوية، والطب الدقيق. ([WJGnet][1])])
---
## 5. التطبيقات الرئيسية لتحليل البروتينات
لتحليل البروتينات تطبيقات واسعة النطاق في مجالات الأحياء والطب والتكنولوجيا الحيوية. فيما يلي أهم مجالات تأثيره.
### 5.1 اكتشاف المؤشرات الحيوية
من أبرز التطبيقات الواعدة تحديد المؤشرات الحيوية البروتينية للأمراض (مثل السرطان، وأمراض القلب والأوعية الدموية، والتنكس العصبي)، مما يُمكّن من التشخيص المبكر، والتنبؤ، ومراقبة العلاج. ([Frontiers][13])
يمكن لتحليل البروتينات الكشف عن التغيرات في التعبير البروتيني أو التعديلات التي لا تُسجل في ملفات تعريف التعبير الجيني.
### 5.2 تحديد أهداف الأدوية وتحليل البروتينات الدوائية
من خلال تحليل تغيرات البروتينات استجابةً للأدوية أو تحديد أهداف جديدة عبر تحليل البروتينات، يُسرّع تحليل البروتينات تطوير الأدوية.
كما يُساعد على فهم آلية عمل الأدوية، والآثار غير المستهدفة، وآليات المقاومة.
### 5.3 بيولوجيا الأنظمة وتحليل الشبكات
تتيح بيانات البروتيوميات المدمجة مع علم الجينوم وعلم الأيض نمذجةً شاملةً للأنظمة الخلوية، ومسارات الإشارات، والتفاعلات.
على سبيل المثال، رسم خرائط لشبكات البروتين-البروتين، وتحديد كيفية تأثير الاضطرابات على الشبكات بأكملها.
### 5.4 توضيح آلية المرض
يساعد علم البروتيوميات على فهم كيفية تطور الأمراض على مستوى البروتين - على سبيل المثال، شبكات الإشارات الشاذة، والبروتينات ذات الطيات الخاطئة، وآليات ما بعد الجينوم المتغيرة، وإعادة توصيل التفاعلات.
خاصة في مجالات مثل السرطان والأمراض المعدية والتنكس العصبي. ([Ouci][14])
### 5.5 التشخيص السريري والطب الدقيق
على الرغم من أن علم البروتيوميات السريري لا يزال في مراحله الأولى، إلا أنه يهدف إلى ترجمة بصمات البروتين إلى تشخيصات وعلاجات شخصية.
تتمثل إحدى العقبات في المتانة، والتوحيد القياسي، وإمكانية التكرار في جميع المختبرات.
### 5.6 التكنولوجيا الحيوية، الزراعة، وتحليل البروتينات البيئية
إلى جانب الطب البشري، يُسهم تحليل البروتينات في تحسين المحاصيل، والدراسات الميكروبية، والرصد البيئي، وتحسين العمليات الحيوية.
--
## 6. التحديات والقيود في تحليل البروتينات
على الرغم من التقدم الكبير، لا يزال تحليل البروتينات يواجه تحديات تقنية وتحليلية وتفسيرية كبيرة.
### 6.1 النطاق الديناميكي والتعقيد
تحتوي الخلايا والسوائل الحيوية على بروتينات بوفرة هائلة؛ ولا يزال اكتشاف البروتينات منخفضة الوفرة (مثل جزيئات الإشارة) صعبًا. ([كلية العلوم بجامعة ميريلاند] [15])
كما أن العديد من الأشكال البروتينية، والأشكال الإسوية، ونماذج ما بعد النضج تُضيف تعقيدًا.
### 6.2 انحياز تحضير العينات وقابلية إعادة الإنتاج
قد تُسبب البروتوكولات المختلفة، وأنواع العينات، وطرق الاستخلاص، انحيازًا. لذا، يلزم توحيد المعايير للدراسات المقارنة متعددة المختبرات.
### 6.3 تحليل الأشكال البروتينية والإيزوفورم
غالبًا ما يُجزّئ تحليل البروتينات من الأسفل إلى الأعلى البروتينات إلى ببتيدات، مما يؤدي إلى فقدان المعلومات المتعلقة بالأشكال البروتينية السليمة (متغيرات الوصل + متغيرات الوصل). يُعالج تحليل البروتينات من الأعلى إلى الأسفل هذه المشكلة، ولكنه يُمثل تحديًا تقنيًا. ([MDPI][3])
### 6.4 تحليل البيانات وتفسيرها
تتطلب مجموعات البيانات الكبيرة معلوماتية حيوية قوية. تشمل التحديات القيم المفقودة، والتعريفات الخاطئة، واستنتاج البروتين، وتحديد موقع متغير الوصل بشكل صحيح، والتكامل مع أنواع البيانات الأخرى. ([RSC Publishing][10])
### 6.5 الترجمة السريرية
إن إدخال تحليل البروتينات في الاستخدام السريري الروتيني ليس بالأمر الهيّن: فهو يُواجه تحديات تتعلق بالإنتاجية، والتكلفة، والموافقات التنظيمية، وتوحيد معايير الاختبار، وقابلية التكرار، والتباين البيولوجي.
### 6.6 الإنتاجية والتكلفة
يشهد تحليل البروتينات عالي الإنتاجية تحسنًا ملحوظًا، إلا أن الدراسات واسعة النطاق (التي تتراوح بين مئات وآلاف العينات) لا تزال مكلفة وتتطلب جهدًا كبيرًا. وقد أبرزت مراجعات "تحليل البروتينات فائق السرعة" الحديثة هذا الأمر. ([بوابة مجلات المتجهات البيئية][7])
## 7. الاتجاهات الناشئة والتوجهات المستقبلية
يشهد تحليل البروتينات تطورًا سريعًا. فيما يلي بعض الاتجاهات الناشئة الرئيسية.
### 7.1 تحليل البروتينات وحيدة الخلية
يتيح الانتقال من العينات المجمعة إلى الخلايا وحيدة الخلية الكشف عن التباين، وتجمعات الخلايا النادرة، والحالات الخلوية الديناميكية. ([arXiv][12])
### 7.2 سير عمل فائق السرعة وعالي الإنتاجية
تظهر أساليب تتيح إجراء مئات من ملفات تعريف البروتينات يوميًا، مما يُقلل من الاختناقات في دراسات الأتراب الكبيرة. ([بوابة مجلات المتجهات البيئية][7])
### 7.3 التكامل مع الجينومات والذكاء الاصطناعي الأخرى
سيتم دمج بيانات البروتيوميات بشكل متزايد مع الجينوميات، والنسخ الجيني، والأيض، والظواهر. سيساعد الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في تفسير أنماط البروتيوم المعقدة، وتوقيعات المؤشرات الحيوية، واضطرابات الشبكة. ([فاينانشيال تايمز][16])
### 7.4 تحسين الأجهزة والكروماتوغرافيا
طرق فصل أفضل، ودقة أعلى في المسح الطيفي الطيفي، وتقدير كمي محسّن، ونطاق ديناميكي وحساسية محسّنة. تؤكد مقالات "حالة المجال" على ذلك. ([المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا][9])
### 7.5 البروتوجينوميات ورسم خرائط البروتيوم المعدل
سيصبح رسم خرائط المتغيرات البروتينية الجديدة من البيانات الجينومية (البروتوجينوميات)، والتغطية الأعمق لـ PTMs، والأنماط البروتينية، وتفاعلات البروتينات، مجالًا رئيسيًا. ([PubMed][17])
### 7.6 تحليل البروتينات السريري والطب الدقيق
مع تطور سير العمل، من المتوقع أن نشهد المزيد من اختبارات تحليل البروتينات السريري الروتينية، ولوحات المؤشرات الحيوية، والتشخيصات الشخصية القائمة على تحليل البروتينات.
--
## 8. دليل عملي: تصميم دراسة تحليل البروتينات
إذا كنت تخططلإجراء تجربة تحليل البروتينات، إليك دليل شامل:
1. **تعريف سؤال بيولوجي**: هل تقارن بين المرض والسيطرة عليه؟ اكتشاف المؤشرات الحيوية؟ دراسة الإشارات؟
2. **اختيار نوع العينة والفوج**: نسيج، سلالة خلوية، سائل حيوي؛ عدد التكرارات؛ مراقبة الجودة.
3. **اختيار استراتيجية تحليل البروتينات**: الاكتشاف مقابل الاستهداف؛ التحليل التصاعدي مقابل التحليل التنازلي؛ التحليل بدون وسم مقابل التحليل القائم على الوسم.
4. **تحضير ومعالجة العينات**: استخلاص البروتين، الاختزال/الألكلة، الهضم (للتحليل التصاعدي)، الإثراء (إن لزم الأمر)، التجزئة.
5. **الفصل وتحليل MS**: الكروماتوغرافيا (LC)، الحصول على MS/MS (إعدادات الجهاز مهمة)، مراقبة الجودة (المعايير، التجارب الفارغة).
٦. **معالجة البيانات ومراقبة الجودة**: استدلال الببتيد إلى البروتين، ومراقبة معدل استجابة البروتين (FDR)، والقياس الكمي، ومعالجة القيم المفقودة، والتطبيع، وارتباط التكرار.
٧. **التحليل الإحصائي والتفسير البيولوجي**: التعبير التفاضلي، وتحليل الشبكة/المسار، ورسم خرائط PTM، وتحليل التفاعلات.
٨. **التحقق**: تقنيات متعامدة (لطخة ويسترن، طيف الكتلة المستهدف، المقايسات المناعية) للتحقق من صحة النتائج.
٩. **إعداد التقارير وإمكانية إعادة الإنتاج**: توفير البيانات الوصفية (الأداة، البروتوكول)، وترسيب البيانات الخام، والدقة الإحصائية المناسبة.
١٠. **التكامل والترجمة**: ربط النتائج بالسياق البيولوجي؛ ودمجها مع بيانات أخرى (علم الجينوم، علم النسخ)؛ ومراعاة إمكانية الترجمة.
توفر مراجع مثل "نظرة عامة شاملة على تحليل البروتينات من أسفل إلى أعلى باستخدام مطياف الكتلة" مسارات عمل مفصلة. ([DORA 4RI][18])
---
## 9. دراسات حالة وأمثلة
فيما يلي أمثلة توضيحية لكيفية استخدام تحليل البروتينات في الأبحاث العملية.
### 9.1 تحليل البروتينات للأمراض المعدية ومسببات الأمراض
سلطت إحدى الدراسات الضوء على كيفية مساعدة تحليل البروتينات في توصيف مسببات الأمراض، وبروتيناتها المُفرزة، وعوامل ضراوتها، وعلاماتها التشخيصية. ([Ouci][14])
### 9.2 اكتشاف المؤشرات الحيوية للسرطان
يُستخدم تحليل البروتينات لتحديد أنماط الأورام مقارنةً بالأنسجة الطبيعية، وتحديد شبكات الإشارات المتغيرة، واكتشاف المؤشرات الحيوية المرشحة والأهداف العلاجية. ([Frontiers][13])
### 9.3 تحليل البروتينات السكانية عالي الإنتاجية
تُتيح المجموعات السكانية الكبيرة ودراسات التصلب المتعدد عالية الإنتاجية إجراء دراسات الارتباط على مستوى البروتينات (PWAS) التي تربط مستويات البروتين بالجينات، وقابلية الإصابة بالأمراض، ونتائجها. (كما ورد في أخبار مبادرة تحليل البروتينات في البنك الحيوي البريطاني) ([فاينانشيال تايمز][16])
---
## 10. أفضل الممارسات ومعايير الجودة
لضمان تحليل بروتينات قوي وقابل للتكرار، تُعد أفضل الممارسات التالية بالغة الأهمية:
* توثيق واضح لعملية جمع العينات ومعالجتها وإعدادات الأجهزة ومسارات تحليل البيانات.
* استخدام ضوابط مناسبة (التكرارات البيولوجية، والتكرارات التقنية، والتجارب الفارغة، والمعايير الداخلية).
* الالتزام بإرشادات التحكم في معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) على مستويات الببتيد والبروتين.
* إيداع البيانات الخام والبيانات الوصفية في مستودعات تحليل البروتينات (مثل PRIDE).
* تحليل إحصائي شفاف (تصحيح الفرضيات المتعددة، وحجم التأثير، وحسابات القوة).
* التحقق من صحة النتائج الرئيسية بالطرق المتعامدة.
* إعداد تقارير البيانات الوصفية (MIAPE - الحد الأدنى من المعلومات حول تجربة تحليل البروتينات).
* توحيد المعايير بين المختبرات عند ترجمة الاختبارات إلى تحاليل سريرية.
--
## 11. الملخص والنتائج الرئيسية
* علم البروتينات هو دراسة واسعة النطاق للبروتينات - وهي العناصر الأساسية في علم الأحياء - مما يوفر رؤىً ثاقبة لا يمكن لعلم الجينوم وعلم النسخ وحدهما توفيرها.
* توجد مسارات عمل متعددة (من الأسفل إلى الأعلى، ومن الأعلى إلى الأسفل، وموجهة)، مدعومة بمطياف الكتلة، والفصل عالي الإنتاجية، والمعلوماتية الحيوية المتقدمة.
* تشمل التطبيقات اكتشاف المؤشرات الحيوية، وتطوير الأدوية، وبيولوجيا الأنظمة، وتوضيح آليات المرض، والطب الدقيق.
* لا تزال هناك تحديات كبيرة: النطاق الديناميكي، وتحيز تحضير العينات، وتعقيد الأشكال البروتينية، وتحليل البيانات، والترجمة السريرية والإنتاجية.
* تُحدث الاتجاهات الناشئة (علم البروتينات أحادي الخلية، ومسارات العمل فائقة السرعة، وتكامل الذكاء الاصطناعي، وعلم جينوم البروتينات) تقدمًا سريعًا في هذا المجال.
* يُعد التصميم القوي، وتحليل البيانات الدقيق، وسير العمل القابل للتكرار، أمورًا أساسية لأبحاث البروتينات الهادفة. ---
## ١٢. قراءات إضافية مُوصى بها
* "نظرة عامة شاملة على تحليل البروتينات من القاعدة إلى القمة باستخدام مطياف الكتلة" (جيانغ وآخرون، ٢٠٢٤) ([DORA 4RI][18])
* "نظرة عامة واعتبارات في تحليل البروتينات من القاعدة إلى القمة" (ميلر وسميث، ٢٠٢٣) ([RSC Publishing][10])
* "تحليل البروتينات - مفاهيم وتطبيقات في الطب البشري" (العمراني وآخرون، ٢٠٢١) ([WJGnet][1])
* "تحليل البروتينات فائق السرعة (مراجعة مُختصرة)" (فيدوروف وآخرون، ٢٠٢٤) ([Eco-Vector Journals Portal][7])
## ١٣. مسرد المصطلحات الرئيسية
* **البروتيوم**: مجموعة كاملة من البروتينات التي يُعبّر عنها الجينوم أو الخلية أو النسيج أو الكائن الحي.
* **النموذج البروتيني**: أشكال جزيئية مختلفة من البروتين ناتجة عن التباين الجيني، والربط البديل، والتعديلات ما بعد الترجمة.
* **تحليل البروتينات من الأسفل إلى الأعلى**: البروتينات المهضومة إلى ببتيدات قبل تحليل MS.
* **تحليل البروتينات من الأعلى إلى الأسفل**: البروتينات السليمة التي تُحلل مباشرةً، مع الحفاظ على كامل المعلومات البنيوية.
* **القياس الكمي بدون وسم**: تحليل البروتينات الكمي بدون cالعلامات الهيمالية، باستخدام شدة إشارة طيف الكتلة الطيفي (MS) أو العد الطيفي. ([ويكيبيديا][11])
* **التعديل ما بعد الترجمة (PTM): التعديل الكيميائي للبروتين بعد الترجمة (مثل الفسفرة، اليوبيكويتين).
* **LC–MS/MS**: مطياف الكتلة الترادفية بالكروماتوغرافيا السائلة، وهو سير عمل شائع لفصل الببتيدات وتحليلها.
* **معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR): طريقة إحصائية لتقدير نسبة النتائج الإيجابية الخاطئة بين البروتينات/الببتيدات المحددة.
* **التفاعل**: مجموعة كاملة من تفاعلات البروتين-البروتين في الخلية أو الكائن الحي.
* **علم البروتينات الجينومي**: دمج علم البروتينات وعلم الجينوم لتحديد متغيرات بروتينية جديدة.
--
خاتمة
يُعد علم البروتينات في طليعة الأبحاث الطبية الحيوية وعلوم الحياة، مما يتيح تعمقًا غير مسبوق في عالم البروتينات الوظيفية للأنظمة الحية. مع تطور التقنيات، تتلاشى حواجز الإنتاجية والحساسية والتعقيد، مما يمهد الطريق لأن يصبح تحليل البروتينات جزءًا أساسيًا من الطب الدقيق، وعلم الأحياء النظمي، والبحوث التطبيقية. يُعد فهم سير عمل تحليل البروتينات وتطبيقاته وقيوده أمرًا بالغ الأهمية لأي باحث أو طبيب أو متخصص في التكنولوجيا الحيوية لتسخير إمكاناته.
الكلمات المفتاحية:
تحليل البروتينات، تحليل البروتينات، تحليل البروتينات باستخدام مطياف الكتلة، تحليل البروتينات من أسفل إلى أعلى، تحليل البروتينات من أعلى إلى أسفل، تفاعلات البروتينات، تعديلات ما بعد الترجمة، اكتشاف المؤشرات الحيوية، بيولوجيا الأنظمة، تحليل البروتينات السريري، تحليل البروتينات عالي الإنتاجية
**روابط داخلية مقترحة:**
* رابط لمقال بعنوان "الجينوميات مقابل تحليل البروتينات: ما الفرق؟"
* رابط إلى "مطياف الكتلة في علوم الحياة: المبادئ والتطبيقات"
* رابط إلى "التعديلات ما بعد الترجمة: التنوع البروتيني الوظيفي"
* رابط إلى "اكتشاف المؤشرات الحيوية في علم البروتينات السريري"
* رابط إلى "بيولوجيا الأنظمة: دمج مناهج التحليل متعدد الأوميكس"
المراجع:
[1]:https://www.wjgnet.com/1949-8454/full/v12/i5/57.htm?utm_source=chatgpt.com "علم البروتينات: مفاهيم وتطبيقات في الطب البشري"
[2]: https://en.wikipedia.org/wiki/Proteomics?utm_source=chatgpt.com "علم البروتينات"
[3]: https://www.mdpi.com/2227-7382/12/2/14?utm_source=chatgpt.com "علم البروتينات - حالة هذا المجال: يجب أن يستند تعريف وتحليل البروتينات إلى الواقع، لا إلى السهولة"
[4]: https://arxiv.org/abs/1408.1325?utm_source=chatgpt.com "شرح علم البروتينات القديمة للأطفال: كيف كان حفل زفاف الرحلان الكهربائي ثنائي الأبعاد وتسلسل البروتينات يُطلقان علم البروتينات: "فليكن هناك نور"
[5]: https://academic.oup.com/proteincell/article/3/9/641/6874269?utm_source=chatgpt.com "علم البروتينات القائم على مطياف الكتلة: الخلفية والوضع والاحتياجات المستقبلية | بروتين آند سيل | أكسفورد أكاديميك"
[6]: https://www.ivysci.com/en/articles/2615141__HighThroughput_Proteomics?utm_source=chatgpt.com "علم البروتينات عالي الإنتاجية · 研飞ivySCI"
[7]: https://journals.eco-vector.com/0320-9725/article/view/665684?utm_source=chatgpt.com "علم البروتينات فائق السرعة (مراجعة مختصرة) - فيدوروف - بيوهيميا"
[8]: https://arxiv.org/abs/1109.3178?utm_source=chatgpt.com "الرحلان الكهربائي الهلامي ثنائي الأبعاد في تحليل البروتينات: دليل إرشادي"
[9]: https://www.nist.gov/publications/comprehensive-overview-bottom-proteomics-using-mass-spectrometry?utm_source=chatgpt.com "نظرة عامة شاملة على تحليل البروتينات من أسفل إلى أعلى باستخدام مطياف الكتلة | المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا"
[10]: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/an/d2an01246d?utm_source=chatgpt.com "نظرة عامة واعتبارات في تحليل البروتينات من أسفل إلى أعلى - محلل (نشر RSC)"
[11]: https://en.wikipedia.org/wiki/Label-free_quantification?utm_source=chatgpt.com "التحديد الكمي بدون وسم"
[12]: https://arxiv.org/abs/2502.11982?utm_source=chatgpt.com "تحليل البروتينات أحادية الخلية باستخدام مطياف الكتلة"
[13]: https://www.frontiersin.org/journals/medicine/articles/10.3389/fmed.2021.747333/pdf?utm_source=chatgpt.com "مراجعة"
[14]: https://ouci.dntb.gov.ua/en/works/7qypOY17/?utm_source=chatgpt.com "مناهج تحليل البروتينات: مراجعة لأهمية تحليلات البروتينات في فهم مسببات الأمراض و الأمراض"
[15]: https://science.umd.edu/faculty/wilkinson/BEES608J/tyersmann.pdf?utm_source=chatgpt.com "نظرة عامة على التحليلات"
[16]: https://www.ft.com/content/cc2ec1ae-f514-427b-94af-b865a28df7c3?utm_source=chatgpt.com "مشروع البروتين يستخدم الذكاء الاصطناعي لتعزيز علاج الأمراض"
[17]: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39789883/?utm_source=chatgpt.com "علم البروتينات: مراجعة متعمقة للتطورات التقنية الحديثة وتطبيقاتها في الطب الحيوي - PubMed"
[18]: https://www.dora.lib4ri.ch/psi/islandora/object/psi%3A63714?utm_source=chatgpt.com "نظرة عامة شاملة على تحليل البروتينات من الأسفل إلى الأعلى باستخدام مطيافية الكتلة | DORA PSI"
