Εξασφάλιση του πρωτεόμενου της νόσου του Huntington: Η φασματομετρία μάζας μπορεί να δώσει απαντήσεις

νόσος του Huntington

Η φασματομετρία μάζας έχει αναδειχθεί ως ένα σημαντικό αναλυτικό εργαλείο για την καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν τη νόσο του Huntington (HD), παράλληλα με την αυξημένη διαθεσιμότητα κυττάρων και ζωικών μοντέλων της νόσου. Αυτή η κριτική, που δημοσιεύτηκε στο Περιοδικό του Huntington's Disease, συγκεντρώνει και συγκεντρώνει δεδομένα από μεγάλες δημοσιευμένες μελέτες φασματομετρίας μάζας που πραγματοποιήθηκαν σε έρευνα HD τα τελευταία 20 χρόνια, εντοπίζοντας σημαντικές αλλαγές που συμβαίνουν στο HD. Οι συγγραφείς ενθαρρύνουν τους ερευνητές να κάνουν μεγαλύτερη χρήση αυτών των μελετών για να επιταχύνουν την ανάπτυξη νέων θεραπειών.

Η HD είναι μια σπάνια νευροεκφυλιστική διαταραχή που προκαλείται από την παρεκκλίνουσα έκφραση της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης Huntingtin (HTT) που περιέχει μια διευρυμένη οδό πολυγλουταμίνης. Η φασματομετρία μάζας είναι μια τεχνική που υπάρχει για πάνω από έναν αιώνα για τη μέτρηση της αναλογίας μάζας προς φορτίο ιόντων, ωστόσο, οι πρωτεΐνες σε σύνθετα μίγματα όπως οι ιστοί δεν αναλύθηκαν συνήθως μέχρι να γίνουν διαθέσιμες πιο σύγχρονες μέθοδοι ιονισμού.

Οι συγγραφείς έχουν εξηγήσει τη φασματομετρία μάζας με όρους κατανοητούς για τους περισσότερους βιολόγους. Αν και αυτές οι μελέτες απέδωσαν άφθονα, χρήσιμα δεδομένα, οι ερευνητές στον τομέα HD δεν γνώριζαν πόσες τέτοιες μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί.

«Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα από τη χρήση φασματομετρίας μάζας», εξήγησε ο Kimberly B. Kegel-Gleason, Ph.D., MassGeneral Institute for Neurodegenerative Disease (MIND), Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. «Πρώτον, είναι αντικειμενικό - οι επιστήμονες δεν χρειάζεται να έχουν στο μυαλό τους μια προσχηματισμένη ιδέα ή υποψήφιες πρωτεΐνες, κάτι που ελευθερώνει το πείραμα των προκαταλήψεών μας και μας επιτρέπει να εντοπίσουμε αλλαγές που ίσως δεν είχαμε σκεφτεί. Δεύτερον, οι πρόσφατες εξελίξεις στο υλικό έχουν διευκολύνει τον εντοπισμό πολλών πρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων σε πολύ χαμηλά επίπεδα σε ένα μικτό δείγμα. Τέλος, οι διευρυμένες βάσεις δεδομένων γονιδίων που παρέχονται από τον προσδιορισμό αλληλουχίας ολόκληρου του γονιδιώματος επιτρέπουν τώρα τον ακριβή «σχολιασμό» ή την ταυτοποίηση των πρωτεϊνών που ενδιαφέρουν ».

Το HTT είναι πλέον γνωστό ότι έχει μεγάλη ποικιλία μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων (PTM). Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, χρησιμοποιήθηκε φασματομετρία μάζας για την ταυτοποίηση του Hap40 ως μέρος του πρωτεϊνικού συμπλόκου με HTT. Χρησιμοποιήθηκε επίσης για τη διερεύνηση της διαφοράς στα πρωτεόματα άγριου τύπου και HD (ένα πρωτεόμη είναι το σύνολο των εκφρασμένων πρωτεϊνών σε έναν δεδομένο τύπο κυττάρου, ιστού ή οργανισμού). Μετά από αυτήν τη μελέτη, αρκετοί άλλοι ερευνητές πραγματοποίησαν ολόκληρες μελέτες πρωτεώμων σε μοντέλα HD ανθρώπου και ποντικού. Πολλοί ερευνητές το έχουν κάνει ένα βήμα παραπέρα για να διερευνήσουν το HTT interactome (δίκτυο αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης-πρωτεΐνης) χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας και επίσης εξέτασαν το ίδιο το HTT για τον εντοπισμό νέων PTM.

Αξιοσημείωτες μεταξύ των μελετών που εξετάστηκαν είναι 15 μελέτες πρωτεώμων που προσπάθησαν να προσδιορίσουν αλλαγές στα επίπεδα έκφρασης (θέτοντας την ερώτηση «πόση πρωτεΐνη υπάρχει;») και πέντε μελέτες Interactome που εξέτασαν αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο το HTT αλληλεπιδρά με άλλες πρωτεΐνες (ζητώντας την ερώτηση » Το HTT αλληλεπιδρά περισσότερο ή λιγότερο με τις πρωτεΐνες; '). Αυτές οι μελέτες συνέκριναν τον εγκεφαλικό ιστό από ζωικά μοντέλα και τον αυτοψία από ασθενείς με HD σε σύγκριση με τους μάρτυρες. Είναι σημαντικό ότι τρεις μελέτες χρησιμοποίησαν εγκεφαλικό νωτιαίο υγρό από μάρτυρες και ασθενείς με HD σε μια προσπάθεια εντοπισμού βιοδεικτών για την εξέλιξη της νόσου. Υπογραμμίζουν επίσης τέσσερις μελέτες που εντόπισαν μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις (μοριακοί δείκτες) στην πρωτεΐνη Huntingtin.

"Οι μελέτες φασματομετρίας μάζας από πάνω προς τα κάτω στην πρωτεΐνη HTT παράγουν εξαιρετικά ενδιαφέρουσες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση φωσφορυλίωσης και άλλες τροποποιήσεις του HTT", σημείωσε ο συν-συγγραφέας Connor Seeley, BS, Laboratory of Cellular Neurobiology, Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Charlestown MA, ΗΠΑ. "Η συσχέτιση αυτών των πρωτεόμορφων HTT με λειτουργίες θα πρέπει να είναι καρποφόρα στον εντοπισμό μηχανισμών παθολογίας που μπορούν να στοχευθούν για παρέμβαση."

«Μέχρι σήμερα, παρά τον μεγάλο αριθμό δημοσιευμένων έργων, δεν έχει υπάρξει μια παρόμοια ολοκληρωμένη ανασκόπηση που να εστιάζεται σε αποτελέσματα από μελέτες φασματομετρίας μάζας HD», σχολίασε ο Δρ Kegel-Gleason. «Μια σημαντική επένδυση ερευνητικών δολαρίων χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη αυτών των σημαντικών δεδομένων, αλλά συχνά η μεγαλύτερη κοινότητα δεν ξέρει πώς να ερμηνεύει τα ευρήματα ή δεν γνωρίζει πόσα δεδομένα υπάρχουν.

«Ενθαρρύνουμε τους ερευνητές να χρησιμοποιούν αυτόν τον πόρο συναρμολογημένων μελετών για να εξορθολογίσουν τη δική τους έρευνα για να επιταχύνουν τον εντοπισμό των θεραπειών μας. Ιδιαίτερου ενδιαφέροντος επικυρώνει τους βιοδείκτες στο εγκεφαλικό νωτιαίο υγρό (CSF). Οι ερευνητές HD πρέπει να συνεχίσουν να εξορύσσουν δεδομένα από αυτά τα μεταγλωττισμένα έργα για να υποστηρίξουν τα ευρήματά τους. Τέλος, απαιτούνται πρόσθετες μελέτες που συγκρίνουν τον έλεγχο και το HD CSF για την ανακάλυψη και ανάπτυξη νέων βιοδεικτών για κλινικές εφαρμογές. "

Η HD είναι μια θανατηφόρα γενετική νευροεκφυλιστική ασθένεια που προκαλεί την προοδευτική διάσπαση των νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλο. Εκτιμάται ότι 250,000 άτομα στις Ηνωμένες Πολιτείες είτε διαγιγνώσκονται είτε διατρέχουν κίνδυνο για την ασθένεια. Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν αλλαγές στην προσωπικότητα, αλλαγές στη διάθεση και κατάθλιψη, αδυναμία και εξασθενημένη κρίση, σταθερό βάδισμα και ακούσιες κινήσεις (χορεία). Κάθε παιδί ενός γονέα HD έχει 50% πιθανότητα να κληρονομήσει το γονίδιο. Οι ασθενείς συνήθως επιβιώνουν 10 έως 20 χρόνια μετά τη διάγνωση.