Menjinakkan proteome penyakit Huntington: Spektrometri massa dapat memberikan jawapan

Penyakit Huntington

Spektrometri massa telah muncul sebagai alat analisis penting untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik mengenai mekanisme yang mendasari penyakit Huntington (HD), di samping peningkatan ketersediaan model sel dan haiwan penyakit ini. Ulasan ini, diterbitkan di Jurnal Penyakit Huntington, menyatukan dan mengumpulkan semula data dari kajian spektrometri massa yang diterbitkan utama yang dilakukan dalam penyelidikan HD selama 20 tahun terakhir, mengenal pasti perubahan penting yang berlaku dalam HD. Penulis mendorong para penyelidik untuk menggunakan lebih banyak kajian ini untuk mempercepat pengembangan rawatan baru.

HD adalah gangguan neurodegeneratif yang jarang berlaku yang disebabkan oleh ekspresi penyimpangan protein Huntingtin (HTT) mutan yang mengandungi saluran poliglutamin yang diperluas. Spektrometri massa adalah teknik yang telah ada selama lebih dari satu abad untuk mengukur nisbah jisim-to-charge ion, namun protein dalam campuran kompleks seperti tisu tidak biasa dianalisis sehingga kaedah pengionan yang lebih moden tersedia.

Penulis telah menjelaskan spektrometri massa dari segi yang dapat difahami oleh kebanyakan ahli biologi. Walaupun kajian-kajian ini menghasilkan banyak data berguna, para penyelidik dalam bidang HD tidak mengetahui berapa banyak kajian yang telah dilakukan.

"Terdapat beberapa kelebihan 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, objektif - saintis tidak perlu memikirkan ide atau protein calon yang sudah diformat, yang membebaskan eksperimen prasangka kita dan memungkinkan kita mengenal pasti perubahan yang mungkin tidak kita fikirkan. Kedua, kemajuan perkakasan baru-baru ini menjadikannya lebih mudah untuk mengesan banyak protein, termasuk pada tahap yang sangat rendah dalam sampel campuran. Akhirnya, pangkalan data gen yang diperluas yang disediakan oleh penjujukan genom keseluruhan memungkinkan 'anotasi' atau pengenalpastian protein yang menarik. "

HTT kini diketahui mempunyai pelbagai pengubahsuaian pasca terjemahan (PTM). Pada awal 2000-an, spektrometri massa digunakan untuk mengenal pasti Hap40 sebagai bahagian kompleks protein dengan HTT. Itu juga digunakan untuk menyelidiki perbedaan dalam proteom jenis liar dan HD (proteome adalah sekumpulan protein yang dinyatakan dalam jenis sel, tisu, atau organisme tertentu). Berikutan kajian ini, beberapa penyelidik lain melakukan kajian keseluruhan proteome pada model HD manusia dan tikus. Banyak penyelidik telah mengambil langkah lebih jauh untuk menyiasat HTT interaksi (rangkaian protein-protein interaksi) menggunakan spektrometri massa, dan juga memeriksa HTT itu sendiri untuk mengenal pasti PTM baru.

Antara kajian yang dikaji adalah 15 kajian proteome yang berusaha menentukan perubahan tahap ekspresi (mengemukakan soalan 'berapa banyak protein?') Dan lima kajian Interactome yang melihat perubahan bagaimana HTT berinteraksi dengan protein lain (mengemukakan soalan ' adakah HTT berinteraksi lebih kurang dengan protein? '). Kajian ini membandingkan tisu otak dari model haiwan dan tisu autopsi daripada pesakit dengan HD berbanding kawalan. Yang penting, tiga kajian menggunakan cecair tulang belakang serebrum dari kawalan dan pesakit dengan HD dalam usaha mengenal pasti biomarker untuk perkembangan penyakit. Mereka juga mengetengahkan empat kajian yang mengenal pasti pengubahsuaian posttranslational (penanda molekul) pada protein Huntingtin.

"Kajian spektrometri massa dari atas ke atas protein HTT menghasilkan maklumat yang sangat menarik mengenai status fosforilasi dan modifikasi HTT lain," kata penulis bersama Connor Seeley, BS, Laboratorium Neurobiologi Selular, Jabatan Neurologi, Hospital Umum Massachusetts, Charlestown MA, Amerika Syarikat. "Mengaitkan proteoform HTT ini dengan fungsi harus bermanfaat dalam mengenal pasti mekanisme patologi yang dapat menjadi sasaran intervensi."

"Hingga kini, walaupun sejumlah besar karya yang diterbitkan, belum ada tinjauan komprehensif serupa yang difokuskan pada hasil dari kajian spektrometri massa HD," komentar Dr. Kegel-Gleason. "Pelaburan sejumlah besar dolar penyelidikan digunakan untuk memperoleh data penting ini, namun seringkali masyarakat yang lebih besar tidak tahu bagaimana menafsirkan penemuan atau tidak mengetahui berapa banyak data yang ada.

"Kami mendorong para penyelidik untuk menggunakan sumber kajian berkumpul ini untuk menyederhanakan penyelidikan mereka sendiri untuk mempercepat pengenalan rawatan kami. Yang menarik perhatian adalah mengesahkan biomarker dalam cecair tulang belakang serebrum (CSF). Penyelidik HD harus terus menambang data dari karya yang disusun ini untuk menyokong penemuan mereka. Akhirnya, kajian tambahan yang membandingkan kawalan dan HD CSF dibenarkan untuk mencari dan mengembangkan biomarker baru untuk aplikasi klinikal. "

HD adalah penyakit neurodegeneratif genetik yang boleh menyebabkan kerosakan sel saraf di otak secara progresif. Dianggarkan 250,000 orang di Amerika Syarikat sama ada didiagnosis dengan, atau berisiko untuk, penyakit itu. Gejala termasuk perubahan keperibadian, perubahan mood dan kemurungan, kealpaan dan penilaian yang lemah, gaya berjalan yang tidak stabil, dan pergerakan yang tidak disengajakan (korea). Setiap anak dari ibu bapa HD mempunyai peluang 50% untuk mewarisi gen tersebut. Pesakit biasanya bertahan 10 hingga 20 tahun selepas diagnosis.