Skrotenie proteómu Huntingtonovej choroby: Odpovede môže poskytnúť hmotnostná spektrometria

Huntingtonova choroba

Hmotnostná spektrometria sa ukázala ako dôležitý analytický nástroj na získanie lepšieho pochopenia mechanizmov, ktoré sú základom Huntingtonovej choroby (HD), spolu so zvýšenou dostupnosťou bunkových a zvieracích modelov choroby. Táto recenzia, publikovaná v Vestník Huntingtonovej choroby, spája a rekapituluje údaje z hlavných publikovaných štúdií hmotnostnej spektrometrie uskutočnených vo výskume HD za posledných 20 rokov a identifikuje dôležité zmeny, ku ktorým pri HD dochádza. Autori povzbudzujú vedcov, aby tieto štúdie viac využívali na urýchlenie vývoja nových liečebných postupov.

HD je zriedkavá neurodegeneratívna porucha spôsobená aberantnou expresiou mutantného proteínu Huntingtin (HTT) obsahujúca expandovaný polyglutamínový trakt. Hmotnostná spektrometria je technika, ktorá existuje už viac ako storočie na meranie pomeru hmotnosti k náboju iónov. Avšak proteíny v komplexných zmesiach, ako sú tkanivá, sa bežne neanalyzovali, kým neboli k dispozícii modernejšie ionizačné metódy.

Autori vysvetlili hmotnostnú spektrometriu zrozumiteľným spôsobom pre väčšinu biológov. Aj keď tieto štúdie priniesli veľké množstvo užitočných údajov, vedci z oblasti HD nevedeli, koľko takýchto štúdií bolo vykonaných.

„Existuje niekoľko výhod použitia hmotnostnej spektrometrie,“ vysvetlila Kimberly B. Kegel-Gleason, Ph.D., MassGeneral Institute for Neurodegenerative Disease (MIND), Neurologické oddelenie, Massachusetts General Hospital, Charlestown, MA, USA. "Po prvé, je to objektívne - vedci nemusia mať na mysli predformovaný nápad alebo kandidátske proteíny, čo oslobodzuje experiment od našich predsudkov a umožňuje nám identifikovať zmeny, ktoré by nás možno nenapadli." Po druhé, nedávny pokrok v hardvéri uľahčil detekciu mnohých proteínov vrátane tých, ktoré sú v zmiešanej vzorke na veľmi nízkych úrovniach. A konečne, rozšírené databázy génov poskytované sekvenovaním celého genómu teraz umožňujú presnú „anotáciu“ alebo identifikáciu záujmových proteínov. “

O HTT je teraz známe, že má širokú škálu posttranslačných modifikácií (PTM). Na začiatku roku 2000 sa hmotnostná spektrometria použila na identifikáciu Hap40 ako časti proteínového komplexu s HTT. Tiež sa použil na vyšetrenie rozdielu v proteómoch divokého typu a HD (proteóm je sada exprimovaných proteínov v danom type bunky, tkaniva alebo organizmu). Po tejto štúdii niekoľko ďalších výskumníkov uskutočnilo štúdie celých proteómov na ľudských aj myších HD modeloch. Mnoho vedcov urobilo tento krok ešte ďalej, aby preskúmalo HTT interaktóm (sieťová interakcia proteín-proteín) pomocou hmotnostnej spektrometrie, a tiež skúmali samotný HTT na identifikáciu nových PTM.

Pozoruhodné medzi preskúmanými štúdiami sú 15 proteómové štúdie, ktoré sa snažili určiť zmeny v hladinách expresie (otázka „koľko bielkovín je?“) A päť štúdií Interactome, ktoré sa zaoberali zmenami v interakcii HTT s inými proteínmi (položenie otázky) interaguje HTT viac alebo menej s proteínmi? '). Tieto štúdie porovnávali mozgové tkanivo zo zvieracích modelov a pitevné tkanivo pacientov s HD v porovnaní s kontrolami. Dôležité je, že tri štúdie použili mozgovú miechovú tekutinu z kontrol a pacientov s HD v snahe identifikovať biomarkery progresie ochorenia. Zdôrazňujú tiež štyri štúdie, ktoré identifikovali posttranslačné modifikácie (molekulárne markery) na proteíne Huntingtin.

„Štúdie hmotnostnej spektrometrie zhora nadol na proteíne HTT produkujú mimoriadne zaujímavé informácie o stave fosforylácie a ďalších modifikáciách HTT,“ poznamenal spoluautor Connor Seeley, BS, Laboratórium bunkovej neurobiológie, Neurologické oddelenie, Všeobecná nemocnica v Massachusetts, Charlestown, MA, USA. "Korelácia týchto HTT proteoforiem s funkciami by mala byť plodná pri identifikácii mechanizmov patológie, na ktoré je možné zamerať zásah."

„Doteraz napriek veľkému počtu publikovaných prác neexistoval podobný komplexný prehľad zameraný na výsledky štúdií hmotnostnej spektrometrie s vysokým rozlíšením,“ komentoval Dr. Kegel-Gleason. „Na získanie týchto dôležitých údajov bola použitá značná investícia dolárov na výskum, napriek tomu často širšia komunita nevie, ako interpretovať zistenia, alebo nevie, koľko dát existuje.

„Podporujeme výskumných pracovníkov, aby využívali tento zdroj zhromaždených štúdií na zefektívnenie vlastného výskumu na urýchlenie identifikácie liečby. Osobitná pozornosť je venovaná validácii biomarkerov v mozgovej mieche (CSF). Vedci v odbore HD by mali na podporu svojich zistení naďalej ťažiť údaje z týchto zostavených prác. Na záver sú potrebné ďalšie štúdie porovnávajúce kontrolu a HD CSF s cieľom objaviť a vyvinúť nové biomarkery pre klinické aplikácie. “

HD je smrteľné genetické neurodegeneratívne ochorenie, ktoré spôsobuje progresívny rozpad nervových buniek v mozgu. Odhaduje sa, že v Spojených štátoch je týmto ochorením diagnostikovaných 250,000 50 ľudí alebo je u nich riziko ochorenia. Medzi príznaky patria zmeny osobnosti, zmeny nálady a depresie, zábudlivosť a zhoršený úsudok, nestabilná chôdza a mimovoľné pohyby (chorea). Každé dieťa rodiča s HD má 10% šancu na zdedenie génu. Pacienti zvyčajne prežijú 20 až XNUMX rokov po stanovení diagnózy.

Detonic