จีโนมิกส์และโปรตีโอมิกส์
จีโนมิกส์ (genomics) เป็นการหาลำดับเบสของจีโนมเพื่อใช้ในการตอบคำถามที่สำคัญทางชีววิทยา นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษายีนทั้งหมดในจีโนมและความสัมพันธ์กัน การจำแนกยีนที่เกี่ยวกับการสร้างโปรตีนในลำดับเบสบนดีเอ็นเอ การใช้คอมพิวเตอร์วิเคราะห์ลำดับเบสในจีโนมช่วยให้นักวิจัยจำแนกลำดับเบสที่สร้างโปรตีน ประมาณการว่าในจีโนมมนุษย์มียีนอยู่ 2,500 ยีน ซึ่งจำนวนโปรตีนในมนุษย์มีมากกว่า การเปรียบเทียบลำดับเบสของยีนใหม่กับยีนที่รู้อยู่แล้วในสิ่งมีชีวิตอื่นช่วยในการจำแนกยีนใหม่ การกำหนดหน้าที่ยีนสำหรับยีนที่ยังไม่รู้หน้าที่ โยทำการทดลองยับยั้งการทำงานของยีนและสังเกตผลกระทบทางกายภาพหรือลักษณะภายนอกที่กระทบความสามารถในการทำงาน การเปรียบเทียบจีโนมของแต่ละสิ่งมีชีวิต จากความสัมพันธ์และความหลากหลายทางชนิดของสิ่งมีชีวิต ทิศทางในอนาคตทางจีโนมิกส์ ซึ่งศึกษาจีโนมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต ต่อมามีการศึกษาโปรตีนทั้งหมดทีถูกถอดรหัสจากจีโนมเรียกว่า โปรตีโอมิกส์ (proteomics) มีการใช้ประโยชน์จากเครื่องหมายพันธุกรรมเพื่อศึกษาความหลากหลายของมนุษย์เรียกว่า เอสเอ็นพี (SNPs, single nucleotide polymorphisms)
โปรตีโอมิกส์
โปรตีโอมิกส์ (proteomics) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับการแสดงออกของโปรตีนที่แตกต่าง และสามารถวัดหน้าที่และปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีน (functional genomics) งานวิจัยทางโปรตีโอมิกส์จะเกี่ยวกับการแยกโปรตีนและการบอกชื่อโปรตีนที่มีอยู่เป็นจำนวนมากในสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่าโปรตีโอม (proteome) ตัวอย่างเช่นโปรตีโอมของแบคทีเรีย Escherichia coli มีประมาณ 4,000 โปรตีน ซึ่งมีความแตกต่างระหว่างโปรตีนที่อยู่ในไซโทพลาซึมและโปรตีนที่อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ (membrane protein) ส่วนในยูแคริโอตก็มีโปรตีนที่แตกต่างตามชนิดของเซลล์ วิธีการที่ใช้ในการศึกษาก็คือ เทคนิคทูดี เพจ (2-D PAGE ,2 dimensional polyacrylamide gel electrophoresis) โดยการแยกครั้งแรกอาศัยหลักการไอโซอิเล็กทริก พอยท์ (isoelectric point, pI) ซึ่งอาศัยค่าพีเอชที่ทำให้ประจุสุทธิของโปรตีนชนิดนั้นเท่ากับศูนย์ และตามด้วยการแยกครั้งที่ 2 โดยอาศัยมวลโมเลกุลที่เรียกว่า เทคนิคเอสดีเอส เพจ
การวิเคราะห์ผลเจลอาศัยการย้อมโดยซิลเวอร์(silver staining) และคอมพิวเตอร์ นอกจากนี้ยังมีการวิเคราะห์โปรตีนด้วยเทคนิค มัลดิ ท็อป แมสสเปกโทรเมตรี ( matrix–assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry) สามารถหาค่ามวลโมเลกุลของโปรตีนได้ โดยการย่อยโปรตีนในเจลโดยใช้เอนไซม์ทริพซิน นอกจากนี้ยังใช้เทคนิค อิเล็กโทรสเปรย์ แมสสเปกโทรเมตรี (electrospray mass spectrometry , ESI-TOF) สามารถวิเคราะห์รูปแบบชิ้นของโปรตีนที่ไม่ทราบชนิด แล้วนำไปสู่การติดฉลากโปรตีน (protein sequence taq, PST) วิธีนี้มีความไวในระดับเฟมโตโมล (femtomoles) ต่อโปรตีน 1 จุด
การประยุกต์ใช้โปรตีโอมิกส์ เพื่อดูการแสดงออกของโปรตีนในแบคทีเรีย E . coli ที่เจริญในน้ำตาลกลูโคสเปรียบเทียบการแสดงออกของโปรตีนในแบคทีเรีย E. coli ที่เจริญในน้ำตาลแลกโทส นอกจากนี้ยังใช้ในการเปรียบเทียบรูปแบบโปรตีนในเซลล์ตับปกติและเซลล์ตับที่ผิดปกติ ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีความเข้าใจเกี่ยวกับปฏิกิริยาโปรตีนกับการเกิดโรค
เอกสารอ้างอิง
http://ib.bioninja.com.au/standard-level/
Campbell N.A. and Reece J.B. 2005. Vistual Guide to the Campbell Media Manager for BIOLOGY. Seventh Edition. Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings, USA. 189pp.
Mader, S.S. (1994). Introduction to biology. United States of America : Wm. C. Brown Communication, Inc.
มูลนิธิส่งเสริมโอลิมปิกวิชาการและพัฒนามาตรฐานวิทยาศาสตร์ศึกษา ในพระอุปถัมภ์สมเด็จพระเจ้าพี่นางเธอเจ้าฟ้ากัลยาณิวัฒนา กรมหลวงนราธิวาสราชนครินทร์ (สอวน). 2544. หลักสูตรและคู่มือการอบรมวิชาชีววิทยาเพื่อพัฒนาศักยภาพของนักเรียนให้ใกล้มาตรฐานสากล. 227 หน้า