A Huntington-kór proteomjának megszelídítése: A tömegspektrometria válaszokat adhat

Huntington-kór

A tömegspektrometria fontos elemzési eszközként jelent meg a Huntington-kór (HD) hátterében álló mechanizmusok jobb megértése érdekében, a betegség sejt- és állatmodelljeinek fokozott rendelkezésre állása mellett. Ez a felülvizsgálat, amelyet a Journal of Huntington-kór, összefoglalja és összefoglalja az elmúlt 20 évben a HD-kutatásban végzett nagy publikált tömegspektrometriai vizsgálatok adatait, azonosítva a HD-ben bekövetkező fontos változásokat. A szerzők arra ösztönzik a kutatókat, hogy nagyobb mértékben használják fel ezeket a tanulmányokat az új kezelések fejlesztésének felgyorsítása érdekében.

A HD egy ritka neurodegeneratív rendellenesség, amelyet a mutáns Huntingtin (HTT) fehérje rendellenes expressziója okoz, amely kiterjesztett poliglutamin traktust tartalmaz. A tömegspektrometria olyan technika, amely több mint egy évszázada létezik az ionok tömeg / töltés arányának mérésére, azonban a komplex keverékekben, például a szövetekben lévő fehérjéket addig nem elemezték, amíg korszerűbb ionizációs módszerek nem váltak elérhetővé.

A szerzők a tömegspektrometriát a legtöbb biológus számára érthető módon magyarázták. Bár ezek a tanulmányok bőséges, hasznos adatokat szolgáltattak, a HD terület kutatói nem tudták, hány ilyen vizsgálatot végeztek el.

"A tömegspektrometria használatának számos előnye van" - magyarázta Kimberly B. Kegel-Gleason, Ph.D., MassGeneral Institute for Neurodegenerative Disease (MIND), Neurológiai Osztály, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. „Először is objektív - a tudósoknak nem kell szem előtt tartaniuk egy előre elkészített ötletet vagy jelölt fehérjéket, ami felszabadítja az előfeltevéseink kísérletét, és lehetővé teszi számunkra, hogy azonosítsuk azokat a változásokat, amelyekre nem is gondoltunk. Másodszor, a hardver legújabb fejleményei megkönnyítették sok fehérje kimutatását, beleértve azokat is, amelyek vegyes mintában nagyon alacsonyak. Végül a teljes genomszekvenálás által biztosított kibővített génadatbázisok lehetővé teszik az érdekes fehérjék pontos "annotálását" vagy azonosítását. "

A HTT mára ismert, hogy sokféle poszttranszlációs módosítást (PTM) tartalmaz. A 2000-es évek elején tömegspektrometriát alkalmaztak a Hap40 azonosítására a HTT-vel alkotott protein komplex részeként. Ugyancsak alkalmazták a vad típusú és HD proteomák különbségének vizsgálatára (a proteom az expresszált fehérjék halmaza egy adott sejtben, szövetben vagy organizmusban). Ezt a vizsgálatot követően számos más kutató teljes proteomvizsgálatot végzett mind humán, mind egér HD modellekben. Számos kutató tette ezt egy lépéssel tovább a HTT-interaktóm (fehérje-fehérje interakciós hálózat) vizsgálatára tömegspektrometriával, és magát a HTT-t is megvizsgálta az új PTM-ek azonosításához.

Az áttekintett tanulmányok közül említésre méltó 15 proteomkutatás, amelyek az expressziós szint változásainak meghatározására törekedtek (feltéve a „mennyi fehérje van?” Kérdést), valamint öt interaktóm tanulmány, amelyek a HTT és más fehérjék kölcsönhatásának változását vizsgálták (feltéve a kérdést). a HTT többé-kevésbé kölcsönhatásba lép a fehérjékkel? '). Ezek a vizsgálatok összehasonlították az állatmodellek agyszövetét és a HD-s betegek boncolási szövetét a kontrollokkal. Fontos, hogy három tanulmány a kontrollok és a HD-s betegek agyi gerincvelői folyadékát használta fel a betegség előrehaladásához szükséges biomarkerek azonosítására. Négy tanulmányt emelnek ki, amelyek azonosították a poszttranszlációs módosításokat (molekuláris markerek) a Huntingtin fehérjén.

"A HTT fehérje felülről lefelé irányuló tömegspektrometriás vizsgálata rendkívül érdekes információkat szolgáltat a foszforilációs állapotról és a HTT egyéb módosításairól" - jegyezte meg társszerző Connor Seeley, BS, Cellular Neurobiology Laboratory, Neurológiai Osztály, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. "Ezeknek a HTT proteoformáknak a funkciókkal való korrelációjának eredményesnek kell lennie a beavatkozás célzott patológiai mechanizmusainak azonosításában."

"A mai napig a publikált művek nagy száma ellenére nem volt hasonló átfogó áttekintés, amely a HD tömegspektrometriás vizsgálatok eredményeire összpontosított volna" - kommentálta Dr. Kegel-Gleason. „A fontos adatok megszerzéséhez jelentős kutatási dollár befektetést használtak fel, ennek ellenére a nagyobb közösség gyakran nem tudja, hogyan kell értelmezni az eredményeket, vagy nincs tudatában annak, hogy mennyi adat létezik.

„Arra biztatjuk a kutatókat, hogy az összevont tanulmányok ezen erőforrását használják fel saját kutatásaik egyszerűsítésére a kezelések azonosításának felgyorsítása érdekében. Külön érdekesség az agyi gerincfolyadék (CSF) biomarkereinek validálása. A HD kutatóknak folytatniuk kell az ezen összeállított munkákból származó adatok bányászatát, hogy alátámasszák eredményeiket. Végül további vizsgálatok szükségesek a kontroll és a HD CSF összehasonlítására, hogy új biomarkereket fedezhessenek fel és fejlesszenek ki a klinikai alkalmazásokhoz. "

A HD halálos genetikai neurodegeneratív betegség, amely az agy idegsejtjeinek progresszív lebomlását okozza. Becslések szerint az Egyesült Államokban 250,000 50 embernél diagnosztizálják a betegséget, vagy fennáll annak a veszélye. A tünetek közé tartoznak a személyiségváltozások, a hangulatváltozások és a depresszió, a feledékenység és az ítélőképesség romlása, a bizonytalan járás és az akaratlan mozgások (chorea). A HD szülő minden gyermekének 10% esélye van arra, hogy örökölje a gént. A betegek általában 20-XNUMX évig élik túl a diagnózist.