Proteins Linked to Rare Muscle and Nerve Degeneration Diseases | |
|
La Jolla, CA. September 4, 2003--A team of scientists at The Scripps Research Institute (TSRI) has identified more than 50 previously unknown proteins and associates several of them with rare human muscle and nerve degeneration diseases. The team is publishing their findings this week in the journal Science.
|
Проф. Larry Gerace и John R. Yates III использовали технику subtractive proteomics, чтобы идентифицировать 62 новых белков во внутренней клеточной мембране клеток человека. Было продемонстрировано, что 23 из этих белков сцеплены с высокой вероятностью с 14 редкими мышце-атрофирующими (wasting) болезнями, такими как врожженная мышечная дистрофия, Limb-Girdle мышечная дистрофия и спинальная мышечная атрофия и некоторыми формами нейродегенеративного заболевания Charcot-Marie-Tooth.
Установление белков, которые м. вызывать или вносить вклад в эти заболевания, является первым шагом на длинном пути по выявлению, предупреждению и лечению их.
Это исследование открывает возможность прояснить значительное количество из более, чем 300 дистрофий человека, для ка\оторых причинный ген не был идентифицирован.
"To understand how these diseases happen, we need to understand more about the players--the network of interlinked proteins," сказал Gerace.
Muscular Dystrophies and the Nuclear Membrane
Многие редкие, но тяжелые заболевания связаны с внутренней ядерной мембраной, которая выстилает ядерную оболочку, компартментализующую клеточный генетический материал или ДНК. На внутренней поверхности мембраны находится структура, называемая lamina. Ламина важна для поддержания формы и размера ядра. Она также вносит вклад в специализированные функции разных клеток человека, напр., в способность мышечных клеток исполнять их особенные функции, а клеток головного мозга испольнять свои.
Ламина является большой, состоящей в основном из белков lamins, которые подобно кирпичикам формируют поддерживающие (scaffold-like) структуры ядра.
"There have been a number of human muscular and neuronal dystrophies that have been linked to [these] proteins," заявляет Gerace. "When certain lamins and inner membrane proteins are mutated, they cause disease."
Благодаря этой связи между белками ламины и болезнями, ученые надеются идентифицировать все белки в ламине, предыдущие исследования уже идентифицировали около 20 белков ламины.
Gerace и Yates, использовав технику субтрактивной протеомики идентифицировали 62 кандидата белков ядерной мембраны человека.
В исследовании, TSRI Postdoctoral Fellow Eric Schirmer продемонстрировал, что гены, кодирующие 23 из этих белков ядерной мембраны человека, находятся в области генома, которая уже была отмечена 14 мышце- и нейро-дегенеративными заболеваниями.
Однако, многие из этих областей имеют сотни генов; так что идентификация этих болезненных генов-кандидатов д.б. существенно сконцентрирована на идентификацииих вины.
"It's highly likely that some of these diseases will be due to [the newly identified] nuclear envelope proteins," говорит Gerace. "This is a pretty big step forward."
The Power of Subtractive Proteomics
Если "genomics" м. картировать ДНК последовательности и идентифицировать все гены в организме, то "proteomics" делает дальнейший шаг, чтобы ответить , где и когдаэти гены действительно экспрессируются как белки.
Одной из наиболее важнных техник, разработанных для протеомных исследований является скромно обозначенная как MudPIT--Multidimensional Protein Identification Technology- пионером которой является Yates последние несколько лет. Используя эту технику, ученые подобно Yates оказались способны проаналзировать и идентифицировать огромные количества белков в сложных смесях.
В основе MudPIT комбинация жидкостной хроматографии (которая подобно молекулярному "ситу" разделяет сложные смеси на ее компоненты) с тандемной mass spectrometry (которая идентифицирует компоненты, базируясь на их массах). Инструмент выявляет эти массы и использует сложные программы для идентификации тысяч отдельных белков.
Но MudPIT одной не достаточно в данном случае, т.к. внутренняя ядерная мембрана находится в контакте с др. структурами клетки и не м.б. изолирована без загрязняющего материала. Идентифицировать, какие белки формируют внутреннюю ядернуюи какие являются загрязнителями, проблематично.
Поэтому данная группа использовала простую субтрактивную технику, чтобы добиться этого. Они анализировали компоненты ядерной мембраны с загрязнителями, состоящие из 2,071 различных белков и subtracted out отдельно изолированные загрязнители, которые составляют более 40% от мембранных белков. Из этого списка они оказались способны использовать с помощью компьютерного метода ограниченный финальный список в 62 новых белка ядерной мембраны человека.
Ученые затем взяли случайно 8 из этих белков и продемонстрировали, что все они действительно находятся в ядерной мембране.
Новые белки ядерной мембраны картированы в хромосомной области, где были локализованы следующие дистрофии:
Congenital Ptosis, hereditary type 1 Charcot-Marie-Tooth Disease 2A Congenital Muscular Dystrophy 1B Limb-Girdle Muscular Dystrophy 2B Charcot-Marie-Tooth Disease 2A Facioscapulohumeral Muscular Dystrophy (FSH) Spinal Muscular Atrophy, Types 1, 2, and 3 Limb-Girdle Muscular Dystrophy 1A/1B Arthogryposis: neurogenic, mild Blepharophimosis 2 Charcot-Marie-Tooth Disease 2A Distal Arthrogryposis, type 2B Congenital Fibrosis of Extraocular Muscles 1 Distal Myopathy Статья "Nuclear Membrane Proteins With Potential Disease Links Found By Subtractive Proteomics" написана авторами Eric C. Schirmer, Laurence Florens, Tinglu Guan, John R. Yates III, and Larry Gerace и появилась September 5, 2003 в журнале Science.
Source: The Scripps Research Institute |