Zkrocení proteomu Huntingtonovy choroby: Odpovědi může poskytnout hmotnostní spektrometrie

Huntingtonova nemoc

Hmotnostní spektrometrie se ukázala jako důležitý analytický nástroj pro získání lepšího porozumění mechanismům, které jsou základem Huntingtonovy choroby (HD), spolu se zvýšenou dostupností buněčných a zvířecích modelů nemoci. Tato recenze, publikovaná v Journal of Huntington's Disease, shromažďuje a rekapituluje data z hlavních publikovaných studií hmotnostní spektrometrie provedených ve výzkumu HD za posledních 20 let a identifikuje důležité změny, ke kterým v HD dochází. Autoři povzbuzují vědce, aby více využívali tyto studie k urychlení vývoje nových způsobů léčby.

HD je vzácná neurodegenerativní porucha způsobená aberantní expresí mutantního proteinu Huntingtin (HTT) obsahujícího expandovaný polyglutaminový trakt. Hmotnostní spektrometrie je technika, která existuje již více než století k měření poměru hmotnosti k náboji iontů, nicméně proteiny ve složitých směsích, jako jsou tkáně, nebyly běžně analyzovány, dokud nebyly k dispozici modernější ionizační metody.

Autoři vysvětlili hmotnostní spektrometrii z hlediska srozumitelných pro většinu biologů. Ačkoli tyto studie přinesly bohaté a užitečné údaje, vědci v oblasti HD nevěděli, kolik takových studií bylo provedeno.

"Existuje několik výhod používání hmotnostní spektrometrie," vysvětlil Kimberly B. Kegel-Gleason, Ph.D., MassGeneral Institute for Neurodegenerative Disease (MIND), Neurologické oddělení, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. "Za prvé, je to objektivní - vědci nemusí mít na mysli předem vytvořenou myšlenku ani kandidátské proteiny, což uvolňuje experiment našich předsudků a umožňuje nám identifikovat změny, které by nás možná nenapadly." Zadruhé, nedávný pokrok v hardwaru usnadnil detekci mnoha proteinů, včetně proteinů na velmi nízkých úrovních ve smíšeném vzorku. A konečně rozšířené genové databáze poskytované sekvenováním celého genomu nyní umožňují přesnou „anotaci“ nebo identifikaci sledovaných proteinů. “

O HTT je nyní známo, že má širokou škálu posttranslačních modifikací (PTM). Na počátku dvacátých let byla hmotnostní spektrometrie použita k identifikaci Hap2000 jako součásti proteinového komplexu s HTT. To bylo také používáno ke zkoumání rozdílu v divokém typu a HD proteomech (proteom je sada exprimovaných proteinů v daném typu buňky, tkáně nebo organismu). Po této studii provedlo několik dalších vyšetřovatelů studie celého proteomu na lidských i myších HD modelech. Mnoho vědců učinilo tento krok o krok dále, aby prozkoumali interakci HTT (interakční síť protein-protein) pomocí hmotnostní spektrometrie, a také zkoumali samotnou HTT k identifikaci nových PTM.

Pozoruhodné mezi přezkoumanými studiemi je 15 proteomových studií, které se snažily určit změny v úrovních exprese (kladení otázky „kolik bílkovin je tam?“) A pět studií Interactome, které zkoumaly změny v interakci HTT s jinými proteiny (kladení otázky) interaguje HTT víceméně s proteiny? '). Tyto studie porovnávaly mozkovou tkáň ze zvířecích modelů a pitevní tkáň pacientů s HD ve srovnání s kontrolami. Důležité je, že tři studie používaly mozkovou míchu od kontrol a pacientů s HD ve snaze identifikovat biomarkery pro progresi onemocnění. Zdůrazňují také čtyři studie, které identifikovaly posttranslační modifikace (molekulární markery) na proteinu Huntingtin.

„Studie hmotnostní spektrometrie shora dolů na proteinu HTT produkují mimořádně zajímavé informace o stavu fosforylace a dalších modifikacích HTT,“ uvedl spoluautor Connor Seeley, BS, Laboratoř buněčné neurobiologie, Neurologické oddělení, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. "Korelace těchto HTT proteoforem s funkcemi by měla být plodná při identifikaci mechanismů patologie, které mohou být zaměřeny na intervenci."

"K dnešnímu dni, navzdory velkému počtu publikovaných prací, neproběhl podobný komplexní přehled zaměřený na výsledky studií hmotnostní spektrometrie HD," komentoval Dr. Kegel-Gleason. "K získání těchto důležitých dat byla použita značná investice do výzkumu, ale větší komunita často neví, jak interpretovat zjištění, nebo neví, kolik dat existuje."

"Povzbuzujeme vědce, aby využili tento zdroj shromážděných studií k zefektivnění vlastního výzkumu k urychlení naší identifikace léčby." Zvláštní pozornost je věnována validaci biomarkerů v mozkomíšním moku (CSF). Výzkumníci HD by měli i nadále těžit data z těchto kompilovaných prací, aby podpořili svá zjištění. Nakonec jsou vyžadovány další studie porovnávající kontrolu a HD CSF s cílem objevit a vyvinout nové biomarkery pro klinické aplikace. “

HD je fatální genetické neurodegenerativní onemocnění, které způsobuje progresivní rozpad nervových buněk v mozku. Odhaduje se, že 250,000 50 lidí ve Spojených státech je buď diagnostikováno, nebo je u nich riziko onemocnění. Mezi příznaky patří změny osobnosti, výkyvy nálady a deprese, zapomnětlivost a zhoršený úsudek, nestabilní chůze a mimovolní pohyby (chorea). Každé dítě rodiče s HD má 10% šanci na zdědění genu. Pacienti obvykle přežívají 20 až XNUMX let po stanovení diagnózy.