Toponomika
Toponomika je disciplína v systémové biologii, molekulární buněčné biologii a histologii, která se zabývá studiem toponomů organismů. [1] [2] Je to obor, který si klade za cíl dekódovat kompletní toponom ve zdraví a nemoci (projekt lidského toponomu) [3] – což je další velká výzva v lidské biotechnologii po dekódování lidského genomu. [3] [4] Toponom je prostorový síťový kód proteinů a dalších biomolekul v morfologicky intaktních buňkách a tkáních. [2] [5] Prostorová organizace biomolekul v buňkách je přímo odhalena zobrazovací cyklickou mikroskopií s parametry a neomezeným rozlišením funkce. Výsledné struktury toponomu jsou hierarchicky organizované a lze je popsat třísymbolovým kódem. [1] [5] [6] [7]
Historie
Pojem "toponom" poprvé zavedl v roce 2008 Thomas Jovin. [1] [5] Termín je odvozen z řeckých slov "topos" (místo) a "nomos" (zákon). [5] Myšlenka toponomu vychází z dřívějších prací o prostorové organizaci biomolekul v buňkách. [8] [9]
Metody
Studium toponomů vyžaduje specializované zobrazovací techniky, které umožňují vizualizaci biomolekul v jejich nativním buněčném prostředí. [10] Mezi běžně používané metody patří:
Zobrazovací cyklická mikroskopie: Tato technika využívá řadu cyklů osvětlení a detekce k vytvoření trojrozměrného obrazu vzorku. [11]
Superrozlišovací mikroskopie: Tyto techniky umožňují vizualizaci struktur s rozlišením menším než difrakční limit. [12]
Kryoelektronová mikroskopie: Tato technika umožňuje vizualizaci biomolekul v jejich zamrzlém stavu. [13]
Aplikace
Studium toponomů má potenciální aplikace v řadě oblastí, včetně:
Diagnostika nemocí: Toponomické změny jsou spojeny s řadou nemocí, včetně rakoviny a neurodegenerativních poruch. [14] [15]
Vývoj léčiv: Toponomická data lze využít k identifikaci nových cílů pro vývoj léčiv. [16]
Základní výzkum: Studium toponomů poskytuje vhled do základní organizace a funkce buněk. [17]
Závěr
Toponomika je vznikající obor, který má potenciál významně přispět k našemu porozumění biologie buněk. Studium toponomů poskytuje nové poznatky o prostorové organizaci biomolekul a jejich roli ve zdraví a nemoci.