Aivotutkimuksen edistyksistä , proteomitekniikka

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27790089

Front Mol Neurosci. 2016 Oct 13;9:96. eCollection 2016.

Proteomic Substrate Identification for Membrane Proteases in the Brain.

Müller SA¹, Scilabra SD¹, Lichtenthaler SF². Abstract

Suomennosta

 

Aivoissa solu-solu-kommunikaatiota kontrolloi  multippelit mekanismitja niihin kuuluu proteolyysi.

kalvoon sitoutuneet proteaasit kehkeyttävät signaalimolekyylejä kalvoon sitoutuneista edeltäjäproteiineista ja kontrolloivat kalvopintaproteiiniepituutta ja toimintaa.Nämä proteaasit kuuluvat eri perheisiinkuten ADAM, BACE, MT-MMP, ja rhomboidit. 

ADAM =  A Disintegrin And Metalloprotease

BACE =  Beta-site Amyloid recursor protein Cleaving Enzyme  

MT-MMP = Membrane Type- Matrix Metallo protein

• Cell-cell communication in the brain is controlled by multiple mechanisms, including proteolysis. Membrane-bound proteases generate signaling molecules from membrane-bound precursor proteins and control the length and function of cell surface membrane proteins. These proteases belong to different families, including members of the "a disintegrin and metalloprotease" (ADAM), the beta-site amyloid precursor protein cleaving enzymes (BACE), membrane-type matrix metalloproteases (MT-MMP) and rhomboids.

 Jotkut näistä proteaaseista , erityisesti ADAM10 ja BACE1 ovat näyttäneet olevan välttämättömiä aivojen  virheettömälle kehittymiselle ja myös myelinisaatiolle ja aikuisen hermokudoksen  neuronaalisille yhteyksille.
Lisäksi näitä proteaaseja pohditaan  lääkekohteina aivotaudeille joihin kuuluvat AD , skitsofrenia ja syöpä.

• Some of these proteases, in particular ADAM10 and BACE1 have been shown to be essential not only for the correct development of the mammalian brain, but also for myelination and maintaining neuronal connections in the adult nervous system. Additionally, these proteases are considered as drug targets for brain diseases, including Alzheimer's disease (AD), schizophrenia and cancer.

 Vaikka näillä on biomedisiinistä relevanssia niin niden proteaasien molekulaariseta toiminnasta aivoissa ei ole  paljokaan yksityiskohtaista tutkimustietoa, koska niiden substraateista tiedetään niin vähän. Kun uusia proteomimenetelmiä on kehitetty, on mahdollsita tunnisitaa  kalvoon sitoutuneiden proteaasien substraatteja viljellyistä soluista, primäärineuroneista tai primääriaivosoluista ja jopa in vivo hiiren likvorin pienistä määristä.

•  Despite their biomedical relevance, the molecular functions of these proteases in the brain have not been explored in much detail, as little was known about their substrates. This has changed with the recent development of novel proteomic methods which allow to identify substrates of membrane-bound proteases from cultured cells, primary neurons and other primary brain cells and even in vivo from minute amounts of mouse cerebrospinal fluid (CSF). 

 Tässä katsauksessa tehdään yhteenvetoa viimeaiakisista edistyksistä ja  valaistaan yksilöllisen proteomin metodiikan vahvuutta. Lopuksi  käytetään AD-taudin yhteydestä tunnettuja   proteaaseja BACE1, ADAM10 ja gamma-sekretaasi sekä signaalipeptidipeptidaasin kaltainen proteaasi 3 (SPPL3)   ja selvitetään miten  uusilla metodeilla  tapahtuva substraattien tunnistaminen  on keino selvittää näiden proteaasien fysiologisia funktioita aivoissa ja muissa elimissä.

• 
  
• This review summarizes the recent advances and highlights the strengths of the individual
•  proteomic methods. Finally, using the example of the Alzheimer-related proteases BACE1, ADAM10 and γ-secretase, as well as ADAM17 and signal peptide peptidase like 3 (SPPL3), we illustrate how substrate identification with novel methods is instrumental in elucidating broad physiological functions of these proteases in the brain and other organs.

KEYWORDS:

ADAM10; ADAM17; Alzheimer’s disease; BACE; degradomics; protease; proteomics