Domando o proteoma da doença de Huntington: a espectrometria de massa pode fornecer respostas

Doença de Huntington

A espectrometria de massa surgiu como uma importante ferramenta analítica para obter uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes à doença de Huntington (DH), juntamente com o aumento da disponibilidade de modelos celulares e animais da doença. Esta resenha, publicada no Journal of Huntington's Disease, reúne e recapitula dados dos principais estudos de espectrometria de massa publicados realizados na pesquisa em DH nos últimos 20 anos, identificando mudanças importantes que ocorrem na DH. Os autores incentivam os pesquisadores a fazer um maior uso desses estudos para acelerar o desenvolvimento de novos tratamentos.

A DH é uma doença neurodegenerativa rara causada pela expressão aberrante da proteína Huntingtin mutante (HTT) contendo um trato de poliglutamina expandido. A espectrometria de massa é uma técnica que existe há mais de um século para medir a relação massa-carga dos íons; no entanto, as proteínas em misturas complexas, como os tecidos, não eram comumente analisadas até que métodos de ionização mais modernos estivessem disponíveis.

Os autores explicaram a espectrometria de massa em termos compreensíveis para a maioria dos biólogos. Embora esses estudos tenham produzido dados abundantes e úteis, os pesquisadores da área de DH desconhecem quantos desses estudos foram realizados.

“Existem várias vantagens de usar espectrometria de massa”, explicou Kimberly B. Kegel-Gleason, Ph.D., Instituto MassGeneral de Doenças Neurodegenerativas (MIND), Departamento de Neurologia, Hospital Geral de Massachusetts, Charlestown, MA, EUA. “Em primeiro lugar, é objetivo - os cientistas não precisam ter uma ideia pré-formada ou proteínas candidatas em mente, o que libera o experimento de nossos preconceitos e nos permite identificar mudanças nas quais podemos não ter pensado. Em segundo lugar, avanços recentes no hardware tornaram mais fácil detectar muitas proteínas, incluindo aquelas em níveis muito baixos em uma amostra mista. Finalmente, bancos de dados de genes expandidos fornecidos pelo sequenciamento do genoma inteiro agora permitem 'anotação' ou identificação precisa das proteínas de interesse. ”

HTT agora é conhecido por ter uma grande variedade de modificações pós-translacionais (PTMs). No início dos anos 2000, a espectrometria de massa foi usada para identificar Hap40 como parte do complexo de proteínas com HTT. Também foi usado para investigar a diferença entre proteomas de tipo selvagem e HD (um proteoma é o conjunto de proteínas expressas em um determinado tipo de célula, tecido ou organismo). Após este estudo, vários outros investigadores realizaram estudos de proteoma completo em modelos de HD humana e de camundongo. Muitos pesquisadores deram um passo adiante para investigar o interactome HTT (rede de interação proteína-proteína) usando espectrometria de massa e também examinaram o próprio HTT para identificar novos PTMs.

Notáveis ​​entre os estudos revisados ​​são 15 estudos de proteoma que buscaram determinar mudanças nos níveis de expressão (perguntando 'quanta proteína existe?') E cinco estudos de Interactome que analisaram as mudanças em como o HTT interage com outras proteínas (fazendo a pergunta ' HTT interage mais ou menos com proteínas? '). Esses estudos compararam o tecido cerebral de modelos animais e o tecido de autópsia de pacientes com HD em comparação com os controles. É importante ressaltar que três estudos usaram líquido cefalorraquidiano de controles e pacientes com HD em um esforço para identificar biomarcadores para a progressão da doença. Eles também destacam quatro estudos que identificaram modificações pós-traducionais (marcadores moleculares) na proteína Huntingtin.

“Estudos de espectrometria de massa de cima para baixo na proteína HTT estão produzindo informações extremamente interessantes sobre o status de fosforilação e outras modificações do HTT”, observou o co-autor Connor Seeley, BS, Laboratório de Neurobiologia Celular, Departamento de Neurologia, Hospital Geral de Massachusetts, Charlestown, MA, EUA. “Correlacionar essas proteoformas HTT com funções deve ser frutífero na identificação de mecanismos de patologia que podem ser alvo de intervenção.”

“Até o momento, apesar do grande número de trabalhos publicados, não houve uma revisão abrangente semelhante com foco nos resultados dos estudos de espectrometria de massa em HD,” comentou o Dr. Kegel-Gleason. “Um investimento substancial em dólares de pesquisa foi usado para obter esses dados importantes, mas muitas vezes a grande comunidade não sabe como interpretar as descobertas ou desconhece a quantidade de dados existentes.

“Incentivamos os pesquisadores a usar esse recurso de estudos reunidos para agilizar suas próprias pesquisas e acelerar nossa identificação de tratamentos. De especial interesse é a validação de biomarcadores no líquido cefalorraquidiano (LCR). Os pesquisadores de DH devem continuar a extrair dados desses trabalhos compilados para apoiar suas descobertas. Finalmente, estudos adicionais comparando controle e HD CSF são necessários para descobrir e desenvolver novos biomarcadores para aplicações clínicas. ”

A DH é uma doença neurodegenerativa genética fatal que causa a degradação progressiva das células nervosas do cérebro. Estima-se que 250,000 pessoas nos Estados Unidos são diagnosticadas ou estão em risco para a doença. Os sintomas incluem alterações de personalidade, alterações de humor e depressão, esquecimento e julgamento prejudicado, marcha instável e movimentos involuntários (coreia). Cada filho de um pai com DH tem 50% de chance de herdar o gene. Os pacientes geralmente sobrevivem de 10 a 20 anos após o diagnóstico.