Potential Importance of Proteomics in Research of Reproductive Biology

생식생물학에세 프로테오믹스의 응용

The potential importance of proteomic approaches has been clearly demonstrated in other fields of human medical research, including liver and heart disease and certain forms of cancer. However, reproductive researches have been applied to proteomics poorly. Proteomics can be defined as the systematic analysis of proteins for their identity, quantity, and function. It could increase the predictability of early drug development and identify non-invasive biomarkers of toxicity or efficacy. Proteome analysis is most commonly accomplished by the combination of two-dimensional gel electrophoresis(2DE) and MALDI-TOF(matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight) MS(mass spectrometry) or protein chip array and SELDI-TOF(surface-enhanced laser desorption ionization-time of flight) MS. In addition understanding the possessing knowledge of the developing biomarkers used to assess reproductive biology will also be essential components relevant to the topic of reproduction. The continued integration of proteomic and genomic data will have a fundamental impact on our understanding of the normal functioning of cells and organisms and will give insights into complex cellular processes and disease and provides new opportunities for the development of diagnostics and therapeutics. The challenge to researchers in the field of reproduction is to harness this new technology as well as others that are available to a greater extent than at present as they have considerable potential to greatly improve our understanding of the molecular aspects of reproduction both in health and disease.

프로테오믹스(proteomics, 단백질체학이라고도 함)의 잠재적 중요성은 간질환, 심장질환, 몇몇 종류의 암 등의 의학, 생식 독성, 발생 독성, 생체 독성 연구 분야에서도 명백하게 제시되었다. 그러나 단백질을 대상으로 연구하여 유전자 기능을 연구하는 프로테오믹스 연구를 각각의 분야에 접목시키려는 노력은 아직까지 빈약하다. 프로테오믹스는 기능을 갖는 단백질들의 발현을 종합적이고 정량적으로 측정하는 가장 직접적인 수단이고, 질병, 약물투여, 쇼크, 내분비계 장애물질 등 생물학적인 동요(perturbation)에 의하여 변하는 단백질들의 발현 양상 변화를 정확하게 관찰할 수 있게 한다. 그리고 생체내 유전자 발현의 궁극적인 양상을 규명할 수 있으며, 또한 유전자, 단백질 및 질병간의 연결고리를 제공한다. 기존의 biomarker는 다른 질병 표지자와 연관성이 높아 직접적인 biomaker와 정확한 연관을 판정하기 어렵다. 따라서 대량 발굴 탐색(high-throughput screening)이 가능한 2차원 전기 영동 분석과 MALDI-TOF또는 protein chip array와 SELDI-TOF에 의한 단백질 분자 구조 분석 기술 및 이들을 지원하는 생물정보학(bioinformatics)의 발전을 이용하여, 생식학 연구에 이용할 수 있는 표적 단백질 발굴 및 정성 정량적 연구에 적절한 이용이 가능할 것이다. 이러한 연구는 생식과정 중 배아 발생 및 조직 기관 발생 중 유전자 발현의 변화, 내분비계 장애물질 등 호르몬 및 독성 물질의 작용 기전, ecotoxicogenomics지표 marker의 변동 분석, 중간대사물질체학(metabolomics)에의 이용 등등의 연구에 필수적인 방법으로 발전할 것이다.