Ukroćavanje proteoma Huntingtonove bolesti: Masena spektrometrija može dati odgovore

Huntingtonova bolest

Masena spektrometrija pojavila se kao važan analitički alat za bolje razumijevanje mehanizama u osnovi Huntingtonove bolesti (HD), uz povećanu dostupnost staničnih i životinjskih modela bolesti. Ovaj pregled, objavljen u Časopis za Huntingtonovu bolest, objedinjuje i sažima podatke iz glavnih objavljenih studija masene spektrometrije poduzetih u istraživanjima HD-a tijekom posljednjih 20 godina, identificirajući važne promjene koje se događaju u HD-u. Autori potiču istraživače da ove studije više koriste kako bi ubrzali razvoj novih tretmana.

HD je rijedak neurodegenerativni poremećaj uzrokovan aberantnom ekspresijom mutiranog proteina Huntingtina (HTT) koji sadrži prošireni poliglutaminov trakt. Masena spektrometrija tehnika je koja postoji više od stoljeća za mjerenje odnosa mase i naboja iona, međutim, proteini u složenim smjesama poput tkiva nisu se obično analizirali dok nisu postale dostupne modernije metode ionizacije.

Autori su objasnili masenu spektrometriju pojmovima koji su razumljivi većini biologa. Iako su ove studije dale obilne, korisne podatke, istraživači na polju HD-a nisu bili svjesni koliko je takvih studija provedeno.

"Postoji nekoliko prednosti korištenja masene spektrometrije", objasnila je Kimberly B. Kegel-Gleason, dr. Sc., MassGeneral Institute za neurodegenerativne bolesti (MIND), Odjel za neurologiju, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. „Prvo, to je objektivno - znanstvenici ne trebaju imati na umu unaprijed stvorenu ideju ili proteine ​​kandidate, što oslobađa eksperiment naših predodžbi i omogućuje nam prepoznavanje promjena na koje možda nismo pomislili. Drugo, nedavni napredak u hardveru olakšao je otkrivanje mnogih proteina, uključujući one na vrlo niskim razinama u mješovitom uzorku. Konačno, proširene baze podataka gena koje osigurava sekvenciranje cijelog genoma sada omogućuju točnu 'anotaciju' ili identifikaciju proteina od interesa. "

Sada se zna da HTT ima široku paletu naknadnih translacijskih modifikacija (PTM). Početkom 2000-ih, masena spektrometrija korištena je za identifikaciju Hap40 kao dijela proteinskog kompleksa s HTT-om. Također se koristio za istraživanje razlike u divljim i HD proteomima (proteom je skup eksprimiranih proteina u danom tipu stanice, tkiva ili organizma). Nakon ove studije, nekoliko drugih istraživača izvelo je cijela ispitivanja proteoma i na ljudskom i na mišjem HD modelu. Mnogi su istraživači poduzeli ovaj korak dalje kako bi istražili HTT interakktom (mrežu interakcija proteina i proteina) pomoću masene spektrometrije, a također su ispitali i sam HTT kako bi identificirali nove PTM-ove.

Među pregledanim studijama istaknuto je 15 studija proteoma kojima se nastojalo utvrditi promjene u razini ekspresije (postavljajući pitanje 'koliko proteina ima?') I pet studija Interactomea koje su proučavale promjene u načinu na koji HTT komunicira s drugim proteinima (postavljajući pitanje) djeluje li HTT više ili manje s proteinima? '). Ove studije uspoređivale su moždano tkivo životinjskih modela i obdukcijsko tkivo pacijenata s HD u usporedbi s kontrolama. Važno je što su tri studije koristile cerebralnu kralježničnu tekućinu kontrola i pacijenata s HD u nastojanju da identificiraju biomarkere za napredovanje bolesti. Također ističu četiri studije koje su identificirale posttranslacijske modifikacije (molekularne markere) na proteinu Huntingtin.

"Studije masene spektrometrije odozgo prema dolje na HTT proteinu daju izuzetno zanimljive informacije o statusu fosforilacije i drugim modifikacijama HTT-a", primijetio je koautor Connor Seeley, BS, Laboratorij za staničnu neurobiologiju, Odjel za neurologiju, Opća bolnica Massachusetts, Charlestown, MA, SAD. "Korelacija ovih HTT proteoforma s funkcijama trebala bi biti plodna u identificiranju mehanizama patologije koji mogu biti ciljani za intervenciju."

"Do danas, usprkos velikom broju objavljenih radova, nije bilo sličnog sveobuhvatnog pregleda usredotočenog na rezultate studija masne spektrometrije HD", komentirala je dr. Kegel-Gleason. „Za dobivanje ovih važnih podataka upotrijebljeno je znatno ulaganje istraživačkih dolara, ali često veća zajednica ne zna kako protumačiti nalaze ili nije svjesna koliko podataka postoji.

„Potičemo istraživače da koriste ovaj resurs prikupljenih studija kako bi pojednostavili vlastita istraživanja kako bi ubrzali identifikaciju liječenja. Od posebnog je interesa validacija biomarkera u cerebralnoj spinalnoj tekućini (CSF). Istraživači HD-a trebali bi nastaviti s kopanjem podataka iz ovih sastavljenih djela kako bi podržali svoja otkrića. Konačno, potrebne su dodatne studije koje uspoređuju kontrolu i HD CSF kako bi se otkrile i razvile nove biomarkere za kliničke primjene. "

HD je fatalna genetska neurodegenerativna bolest koja uzrokuje progresivno razgradnju živčanih stanica u mozgu. Procjenjuje se da je 250,000 50 ljudi u Sjedinjenim Državama ili s dijagnozom ili rizikom za bolest. Simptomi uključuju promjene osobnosti, promjene raspoloženja i depresiju, zaborav i oslabljenu prosudbu, nesiguran hod i nehotične pokrete (horea). Svako dijete HD roditelja ima 10% šanse da naslijedi gen. Pacijenti obično prežive 20 do XNUMX godina nakon dijagnoze.