Prisijaukinti Huntingtono ligos proteomą: masinė spektrometrija gali pateikti atsakymus

Huntingtono liga

Masės spektrometrija tapo svarbia analitine priemone, leidžiančia geriau suprasti Huntingtono ligos (HD) pagrindinius mechanizmus kartu su padidėjusiu šios ligos ląstelių ir gyvūnų modelių prieinamumu. Ši apžvalga paskelbta Huntingtono ligos žurnalas, apibendrina ir apibendrina pagrindinių paskelbtų masinės spektrometrijos tyrimų, atliktų HD tyrimų metu, duomenis per pastaruosius 20 metų, ir nustato svarbius HD pokyčius. Autoriai skatina mokslininkus labiau naudoti šiuos tyrimus, kad paspartintų naujų gydymo būdų kūrimą.

HD yra retas neurodegeneracinis sutrikimas, kurį sukelia netinkama mutantinio Huntingtin (HTT) baltymo, kuriame yra išsiplėtęs poliglutamino traktas, ekspresija. Masių spektrometrija yra daugiau nei šimtmetį egzistuojanti technika, skirta išmatuoti jonų masės ir krūvio santykį, tačiau sudėtingų mišinių, tokių kaip audiniai, baltymai paprastai nebuvo analizuojami tol, kol atsirado modernesnių jonizacijos metodų.

Autoriai paaiškino masių spektrometriją suprantama daugumai biologų. Nors šie tyrimai davė daug naudingų duomenų, HD srities tyrėjai nežinojo, kiek tokių tyrimų buvo atlikta.

"Yra keletas masinės spektrometrijos privalumų", - paaiškino Kimberly B. Kegel-Gleason, Ph.D., MassGeneral Institute of Neurodegenerative Disease (MIND), Masačusetso bendrosios ligoninės Neurologijos departamentas, Charlestown, MA, JAV. „Pirma, tai yra objektyvu - mokslininkams nereikia turėti galvoje iš anksto suformuotos idėjos ar baltymų kandidatų, kurie išlaisvina mūsų išankstinių nuostatų eksperimentą ir leidžia mums nustatyti pokyčius, apie kuriuos galbūt negalvojome. Antra, naujausi techninės įrangos laimėjimai leido lengviau aptikti daug baltymų, įskaitant mišinius, kurių baltymų kiekis yra labai mažas. Galiausiai išplėstos genų duomenų bazės, kurias teikia viso genomo sekvencija, dabar leidžia tiksliai „anotuoti“ arba identifikuoti dominančius baltymus “.

Dabar žinoma, kad HTT turi daug įvairių modifikacijų po vertimo raštu. 2000-ųjų pradžioje masės spektrometrija buvo naudojama norint identifikuoti Hap40 kaip baltymų komplekso su HTT dalį. Jis taip pat buvo naudojamas laukinio tipo ir HD proteomų skirtumui tirti (proteomas yra ekspresuotų baltymų rinkinys tam tikros rūšies ląstelėje, audinyje ar organizme). Po šio tyrimo keli kiti tyrėjai atliko viso proteomo tyrimus tiek su žmogaus, tiek su pelės HD modeliais. Daugelis mokslininkų žengė šį žingsnį toliau, norėdami ištirti HTT interaktomą (baltymų ir baltymų sąveikos tinklą), naudodami masių spektrometriją, taip pat ištyrė patį HTT, kad nustatytų naujus PTM.

Pažymėtina tarp apžvelgtų tyrimų yra 15 proteomų tyrimų, kuriais buvo siekiama nustatyti ekspresijos lygio pokyčius (užduodant klausimą „kiek baltymų yra?“) Ir penki „Interactome“ tyrimai, kuriuose buvo nagrinėjami pokyčiai, kaip HTT sąveikauja su kitais baltymais (užduodamas klausimas “). ar HTT daugiau ar mažiau sąveikauja su baltymais? '). Šie tyrimai palygino smegenų audinius iš gyvūnų modelių ir autopsijos audinius iš pacientų, sergančių HD, palyginti su kontroliniais. Svarbu tai, kad trijuose tyrimuose buvo naudojamas smegenų stuburo skystis iš kontrolinės grupės ir pacientų, sergančių HD, siekiant nustatyti ligos progresavimo žymenis. Jie taip pat išskiria keturis tyrimus, kurie nustatė Huntingtin baltymo posttransliacines modifikacijas (molekulinius žymenis).

„HTT baltymo masės spektrometrijos tyrimai iš viršaus į apačią suteikia labai įdomios informacijos apie fosforilinimo būseną ir kitas HTT modifikacijas“, - pažymėjo bendraautorius Connoras Seeley, BS, Masačusetso bendrosios ligoninės Neurologijos skyriaus ląstelių neurobiologijos laboratorija, Čarlstaunas, MA, JAV. „Šių HTT proteoformų koreliacija su funkcijomis turėtų būti vaisinga nustatant patologijos mechanizmus, kurie gali būti skirti intervencijai“.

"Iki šiol, nepaisant daugybės paskelbtų darbų, nebuvo atlikta panaši išsami apžvalga, orientuota į HD masių spektrometrijos tyrimų rezultatus", - komentavo dr. Kegel-Gleasonas. „Šiems svarbiems duomenims gauti buvo panaudota didelė mokslinių tyrimų dolerių investicija, tačiau dažnai didesnė bendruomenė nežino, kaip interpretuoti išvadas, arba nežino, kiek duomenų yra.

„Mes raginame mokslininkus naudoti šį surinktų tyrimų šaltinį, kad supaprastintų savo pačių tyrimus, kad pagreitintų mūsų gydymo būdų identifikavimą. Ypač įdomu patvirtinti smegenų stuburo skysčio (CSF) biomarkerius. HD tyrėjai turėtų toliau kasti šių surinktų darbų duomenis, kad patvirtintų jų išvadas. Galiausiai reikalingi papildomi tyrimai, lyginantys kontrolę ir HD CSF, siekiant atrasti ir sukurti naujus biologinius žymenis klinikinėms reikmėms “.

HD yra mirtina genetinė neurodegeneracinė liga, sukelianti laipsnišką smegenų nervinių ląstelių irimą. Manoma, kad 250,000 50 žmonių Jungtinėse Valstijose yra diagnozuota arba yra rizika susirgti šia liga. Simptomai yra asmenybės pokyčiai, nuotaikų kaita ir depresija, užmaršumas ir pablogėjęs sprendimas, netvirta eisena ir nevalingi judesiai (chorėja). Kiekvienas HD tėvų vaikas turi 10% tikimybę paveldėti geną. Pacientai paprastai išgyvena po 20–XNUMX metų po diagnozės nustatymo.