Menjinakkan proteom penyakit Huntington: Spektrometri massa dapat memberikan jawaban

Penyakit Huntington

Spektrometri massa telah muncul sebagai alat analisis penting untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme yang mendasari penyakit Huntington (HD), di samping peningkatan ketersediaan model sel dan hewan dari penyakit tersebut. Ulasan ini, diterbitkan di jurnal Penyakit Huntington, menyatukan dan merangkum data dari studi spektrometri massa utama yang dipublikasikan yang dilakukan dalam penelitian HD selama 20 tahun terakhir, mengidentifikasi perubahan penting yang terjadi pada HD. Para penulis mendorong para peneliti untuk lebih memanfaatkan studi ini untuk mempercepat pengembangan pengobatan baru.

HD adalah gangguan neurodegeneratif langka yang disebabkan oleh ekspresi menyimpang dari protein Huntingtin (HTT) mutan yang mengandung saluran poliglutamin yang diperluas. Spektrometri massa adalah teknik yang telah ada selama lebih dari satu abad untuk mengukur rasio massa terhadap muatan ion, namun, protein dalam campuran kompleks seperti jaringan tidak umum dianalisis sampai metode ionisasi yang lebih modern tersedia.

Para penulis telah menjelaskan spektrometri massa dalam istilah yang dapat dimengerti oleh sebagian besar ahli biologi. Meskipun studi-studi ini telah menghasilkan banyak sekali data yang berguna, para peneliti di bidang HD tidak menyadari betapa banyak studi semacam itu telah dilakukan.

“Ada beberapa keuntungan menggunakan spektrometri massa,” jelas Kimberly B. Kegel-Gleason, Ph.D., MassGeneral Institute for Neurodegenerative Disease (MIND), Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. “Pertama, ini objektif—para ilmuwan tidak perlu memikirkan ide atau calon protein sebelumnya, yang membebaskan eksperimen prasangka kita dan memungkinkan kita mengidentifikasi perubahan yang mungkin tidak terpikirkan. Kedua, kemajuan terbaru dalam perangkat keras telah mempermudah pendeteksian banyak protein, termasuk protein pada tingkat yang sangat rendah dalam sampel campuran. Akhirnya, basis data gen yang diperluas yang disediakan oleh sekuensing seluruh genom sekarang memungkinkan 'anotasi' atau identifikasi protein yang diinginkan secara akurat.

HTT sekarang dikenal memiliki berbagai macam modifikasi pasca translasi (PTM). Pada awal 2000-an, spektrometri massa digunakan untuk mengidentifikasi Hap40 sebagai bagian dari kompleks protein dengan HTT. Itu juga digunakan untuk menyelidiki perbedaan dalam proteom tipe liar dan HD (proteom adalah kumpulan protein yang diekspresikan dalam jenis sel, jaringan, atau organisme tertentu). Setelah penelitian ini, beberapa peneliti lain melakukan seluruh studi proteome pada model HD manusia dan tikus. Banyak peneliti telah mengambil langkah lebih jauh untuk menyelidiki interaksi HTT (jaringan interaksi protein-protein) menggunakan spektrometri massa, dan juga memeriksa HTT itu sendiri untuk mengidentifikasi PTM baru.

Terkemuka di antara studi yang ditinjau adalah 15 studi proteom yang berusaha menentukan perubahan tingkat ekspresi (mengajukan pertanyaan 'berapa banyak protein yang ada?') dan lima studi Interactome yang melihat perubahan dalam cara HTT berinteraksi dengan protein lain (mengajukan pertanyaan ' apakah HTT kurang lebih berinteraksi dengan protein?'). Studi ini membandingkan jaringan otak dari model hewan dan jaringan otopsi dari pasien dengan HD dibandingkan dengan kontrol. Yang penting, tiga penelitian menggunakan cairan tulang belakang serebral dari kontrol dan pasien dengan HD dalam upaya untuk mengidentifikasi biomarker untuk perkembangan penyakit. Mereka juga menyoroti empat penelitian yang mengidentifikasi modifikasi pascatranslasi (penanda molekuler) pada protein Huntingtin.

“Studi spektrometri massa top-down pada protein HTT menghasilkan informasi yang sangat menarik tentang status fosforilasi dan modifikasi HTT lainnya,” catat rekan penulis Connor Seeley, BS, Laboratory of Cellular Neurobiology, Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, AS. “Menghubungkan proteoform HTT ini dengan fungsi harus bermanfaat dalam mengidentifikasi mekanisme patologi yang dapat ditargetkan untuk intervensi.”

“Sampai saat ini, terlepas dari banyaknya karya yang diterbitkan, belum ada tinjauan komprehensif serupa yang berfokus pada hasil dari studi spektrometri massa HD,” komentar Dr. Kegel-Gleason. “Investasi besar dari dana penelitian digunakan untuk mendapatkan data penting ini, namun seringkali komunitas yang lebih besar tidak tahu bagaimana menafsirkan temuan atau tidak menyadari berapa banyak data yang ada.

“Kami mendorong para peneliti untuk menggunakan sumber daya dari studi yang dikumpulkan ini untuk merampingkan penelitian mereka sendiri untuk mempercepat identifikasi perawatan kami. Yang menarik adalah memvalidasi biomarker dalam cairan tulang belakang serebral (CSF). Peneliti HD harus terus menggali data dari karya yang dikompilasi ini untuk mendukung temuan mereka. Akhirnya, studi tambahan yang membandingkan kontrol dan HD CSF diperlukan untuk menemukan dan mengembangkan biomarker baru untuk aplikasi klinis.”

HD adalah penyakit neurodegeneratif genetik fatal yang menyebabkan kerusakan progresif sel-sel saraf di otak. Diperkirakan 250,000 orang di Amerika Serikat didiagnosis dengan, atau berisiko, penyakit ini. Gejalanya meliputi perubahan kepribadian, perubahan suasana hati dan depresi, pelupa dan gangguan penilaian, gaya berjalan yang tidak stabil, dan gerakan yang tidak disengaja (chorea). Setiap anak dari orang tua HD memiliki peluang 50% untuk mewarisi gen. Pasien biasanya bertahan 10 sampai 20 tahun setelah diagnosis.

Detonic