Gwella Proteomeg o'r Brig i Lawr o Feinwe'r Ymennydd Gyda FAIMS Rhan 4

Fe wnaethom hefyd nodi nifer o ddarnau sy'n deillio o isoformau sbleis anganonaidd o tauprotein y gwyddys eu bod wedi'u mynegi yn yr ymennydd dynol.83 Yn gryno, diffinnir isoformau tau gan nifer y mewnosodiadau N-terminal o ganlyniad i splicing amgen o exon 2 a/neu 3 (cyfeirir at hyn). i fel0N, 1N, a 2N) a nifer yr ailddarllediadau rhwymo microtiwb o ganlyniad i splicing amgen o exon 10 (cyfeirir ato fel 3R neu 4R).84

Mae protein Tau yn brotein pwysig mewn celloedd niwronaidd, sy'n chwarae rhan bwysig iawn wrth gynnal strwythur a swyddogaeth arferol celloedd niwronaidd. Mae astudiaethau wedi dangos bod cysylltiad agos rhwng protein tau a'r cof, a gall ei fynegiant annormal arwain at ddirywiad gwybyddol a hyd yn oed nam gwybyddol.

Mae gwyddonwyr wedi gwneud llawer o ymchwil ar y berthynas rhwng protein tau a chof. Yn ôl ymchwil, gall protein tau helpu i reoleiddio sefydlogrwydd ffibrau nerfau, a thrwy hynny hyrwyddo trosglwyddo gwybodaeth a ffurfio cof rhwng celloedd niwronaidd. Fodd bynnag, unwaith y bydd y protein tau yn annormal, fel cronni protein, bydd yn arwain at dorri ffibrau nerfol a marwolaeth nifer fawr o gelloedd niwronaidd, a fydd yn effeithio ar ffurfio a chynnal cof a hyd yn oed yn arwain at nam ar y cof. Felly, mae cynnal mynegiant a swyddogaeth arferol protein tau yn bwysig iawn ar gyfer cynnal iechyd y cof.

Mae astudiaethau diweddar hefyd wedi canfod bod y maetholion sydd mewn rhai bwydydd a diodydd hefyd yn fuddiol i gynnal swyddogaeth arferol protein tau. Er enghraifft, gall gwrthocsidyddion, asidau brasterog Omega-3, a llysiau a ffrwythau llawn caffein helpu i reoleiddio mynegiant a swyddogaeth protein tau, sy'n helpu i wella cof a swyddogaeth wybyddol.

Felly, dylem dalu sylw i gynnal arferion byw da, rheoli diet, lleihau straen, ac ati, i gynnal mynegiant a swyddogaeth arferol protein tau. Ar yr un pryd, gall cynnal arferion astudio da a gwneud ymarfer corff cymedrol hefyd helpu i hyrwyddo trosglwyddo gwybodaeth a ffurfio cof rhwng celloedd niwronaidd. Credaf, cyn belled â'n bod yn talu sylw i gynnal ffordd iach o fyw, y gallwn gael cof iach a mwynhau bywyd yn well. Mae hyn yn dangos bod angen i ni wella ein cof. Gall Cistanche wella cof yn sylweddol oherwydd bod Cistanche yn ddeunydd meddyginiaethol Tsieineaidd traddodiadol gyda llawer o effeithiau unigryw, ac un ohonynt yw gwella cof. Daw effeithiolrwydd Cistanche o'r gwahanol gynhwysion gweithredol y mae'n eu cynnwys, gan gynnwys asid tannig, polysacaridau, glycosidau flavonoid, ac ati. Gall y cynhwysion hyn hybu iechyd yr ymennydd mewn amrywiaeth o ffyrdd.

Cliciwch gwybod 10 ffordd i wella cof

Mae'n werth nodi hefyd bod darnau mewndarddol o tau yn ganfyddiad cyffredin ym meinwe ymennydd dynol a hylif serebro-sbinol, a gall darnio gwahaniaethol tau chwarae rhan mewn dilyniant AD.85,86

Gwelsom sawl darn a allai wahaniaethu'n ddiamwys {{{0}}N ac 1N tau (Ffigurau 10A, S7, ac S8). Mae'r ffaith ein bod yn arsylwi cyfrif sbectrol uchel ar gyfer 0N (86 PrSMs) ac 1N (91 PrSMs), ond nad ydym yn arsylwi unrhyw PrSMs ar gyfer 2N, wedi'i alinio â'r imiwnoblotting meintiol blaenorol a ganfu mai 0N ac 1N yw'r ffurfiau dominyddol a gwneud ∼ 91% o gyfanswm tau tra bod 2N yn cynrychioli ∼9%.87

Ynglŷn ag aseiniad diamwys yr ailddarllediadau rhwymo microtiwb, gwelsom sbectra y gellid ei neilltuo i 3R (Ffigurau 10A a S9) a 4R tau (Ffigurau 10A ac S10) hefyd.

Caniataodd casgliad parsimonaidd i ni ddod i'r casgliad bod braintau yn cael eu cynrychioli'n bennaf gan y gymysgedd o 1N3R (Tau-B) ac yna 0amrywiadau sbleis N4R (Tau-D), sy'n cyd-fynd â'r arsylwadau blaenorol.87,88

Tra bod gan isoformsals sbleis arall ddarnau unigryw, nifer isel y paru sbectrol (<4) did not allow us to confidently conclude about their existence.

Yn syndod, mae N-termini y prif barth R sy'n cynnwys darnau yn barhad o derfynfa C y prif barth N sy'n cynnwys darnau, neu mewn geiriau eraill, maent yn ymddangos yn ddarnau cysylltiedig a gynhyrchwyd o ddigwyddiad proteolyticcleavage posibl (y cyfeirir ato fel safle #1 yn Ffigur 10A). At hynny, mae C-termini y proteoformau sy'n cynnwys parth 3Rand 4R yn rhannu'r un safle holltiad (cyfeirir ato fel safle #2 yn Ffigur 10A), er bod y dilyniannau eu hunain yn wahanol oherwydd amrywiad sbleis o exon 10.

Hyd yn oed yn fwy o syndod, mae pob un o'r safleoedd holltiad hyn yn gorwedd o fewn tri motiff dexapeptide a ddisgrifir yn dda.89–95 Mae Ffigur 10B yn dangos yr holl ddarnau unigryw a nodwyd gennym o'n setiau data y gellid eu mapio i'r tau isoform 1N3R, yn ogystal â lleoliad y holltiad. safleoedd.

Mae safle holltiad #1 yn gorwedd o fewn yr ail ranbarth proline-gyfoethog o tau, sy'n rhannu'r dilyniant hecsapeptid KVAVVR ac yn darparu un o'r safleoedd rhwymo cryfaf ar gyfer microtiwbwlau (Ffigur 10B).89–91 Mae safle holltiad #2 yn gorwedd o fewn motiffau hecsapeptid 3R a 4R VQIVYK a VQIINK, y dangoswyd eu bod yn gyrru agregu tau (Ffigur 10B).92–95

Yn ddiddorol, mae llawer o'r darnau, fel y dangosir yn Ffigur 10B, yn dechrau neu'n gorffen yn agos at y ddau safle holltiad hyn. Gwyddys bod pob un o'r motiffau hecsapeptid hyn yn ffurfio -strwythur, yn aml ar ffurf -hairpins sy'n sail i'r agregiad sy'n gysylltiedig ag amrywiol glefydau niwroddirywiol.89,93,96 Yn ddiddorol, mae'r sylwadau hyn yn amlygu'r posibilrwydd o lwybr diraddio proteolytig a rennir ymhlith isofformau tau, hynny yw yn gallu tarfu ar eu rhanbarthau cydgasglu-hadu.25,85,86

Yn olaf, daethom o hyd i nifer o barau sbectrol ar gyfer A y gellid ond eu harsylwi trwy ddefnyddio FAIMS yn unig.

Arsylwyd y proteoformau A hyn, sydd fel arfer yn gofyn am dechnegau ffracsiynu neu drin arbennig i wella adferiad oherwydd eu priodweddau hydroffobig a thueddol i agregu,9,16,97,98 yn gyfan gan ddefnyddio FAIMS o fewn yr ystod CV −40 i -50.

Mae hyn yn cynnwys y canonaidd A 1–42 ac A 1–40 (Ffigur 11A, B, yn y drefn honno), yn ogystal â sawl ffurf â chwtogi terfynell N (yn benodol A 2–42 ac A 4–42, Ffigur 11C, D).

Mae'n werth nodi bod proteoformau A gyda holltiadau terfynell N- a C amrywiol yn hynod o anodd eu nodi mewn dadansoddiadau o'r gwaelod i fyny oherwydd hydroffobigrwydd eithafol y cynhyrchion tryptig, sy'n amlygu mantais dadansoddiad protein cyflawn.

Credwn fod methodoleg FAIMS-TDP yn cynnig ffordd gadarn o ganfod y proteoformau A hyn yn gyflawn, gan ganiatáu ar gyfer pennu'n hawdd y gwahanol gyfuniadau o gynhyrchion holltiad terfynell N ac C sy'n bodoli.

CASGLIADAU

Rydym wedi disgrifio sut y gall gwahaniad cam-wrthdro nano-LC o sampl hynod gymhleth sy'n cynnwys proteinau, dros ystod màs eang, elwa ar weithredu ffracsiynu cyfnod nwy trwy FAIMS yng nghyd-destun sbectrometreg màs o'r brig i'r bôn.

Dangoswyd bod FAIMS yn effeithio ar drosglwyddo proteoformau yn ôl maint a/neu wefr, gan leihau cymhlethdod MS1 a chaniatáu mwy o sylw i'r proteome.

Galluogodd FAIMS ar CV sengl (−50) nodi 1833 ± 17 o broteoformau unigryw ar gyfartaledd, mwy na dwbl o gymharu â heb FAIMS (754 ± 35). Ni arweiniodd ychwanegu FAIMS at ddirywiad mewn atgynhyrchedd meintioli ac arhosodd yn agos at 20% RSD, sy'n debyg i ddulliau gweithredu o'r gwaelod i fyny heb label.

Nodwyd bod llai o CV o FAIMS yn cynyddu màs moleciwlaidd rhywogaethau ïon sy'n cael eu trosglwyddo i'r offeryn (canolrif MWof ∼ 5 kDa yn -50 CV vs ∼ 15 kDa yn -20 CV), a gwelwyd bod modiwleiddio CV hefyd yn dylanwadu ar drosglwyddo CV. amlen cyflwr tâl proteoform yn wahaniaethol.

Fe wnaethom hefyd ddiffinio'r cyfuniadau gorau posibl o CVs a allai gynhyrchu'r uchafswm damcaniaethol mwyaf o broteoffurfiau/genynnau neu gwmpas dilyniant proteome. O'i gymharu â'r tair set ddata "No FAIMS", gallai camu allanol CV ar −50, −40, a −30 V fwy na dyblu nifer y proteoformau unigryw, genynnau unigryw, a chwmpas dilyniant proteome.

Mae'n werth nodi hefyd mai dim ond ystod gymharol fach o CV yr oedd ein gwaith yn ei archwilio, a oedd yn ein barn ni yn gweddu orau i'n dull TDP gan ddefnyddio sampl gymhleth. Gan ei bod yn hawdd addasu FAIMS i ddulliau eraill, efallai y bydd dadansoddiadau MS1 cydraniad isel gyda dadansoddwyr Orbitrap yn gallu gwella ar y gwaith o nodi proteoformau mwy o fewn yr ystod CV a brofwyd gennym, yn ogystal â thu hwnt -20 V lle byddai proteoformau mwy yn debygol o gael eu harsylwi.

Gellir rhagweld hefyd y gallai offeryniaeth dadansoddwr màs yn y dyfodol sy'n gwella ar gaffaeliad proteoforms mwy ac sy'n gydnaws â FAIMS elwa o archwilio CVs o dan -20, gan ymestyn i'r ystod foltedd positif.

Roedd ein llif gwaith TDP yn ein galluogi i nodi a nodweddu proteoformau unigryw sy'n deillio o enynnau â rolau hysbys mewn clefydau niwroddirywiol.

Roedd hyn yn cynnwys pennu cyfansoddiad symudiad màs anhysbys a oedd yn bresennol ger parth rhwymo haearn -synuclein, a ddefnyddiwyd i nodi lleoliadau parthau haearn-rhwymo posibl yn - a synuclein hefyd. Canfuwyd hefyd fod PARK7 wedi'i addasu gyda grŵp succinyl ar ei safle gweithredol gweddillion Cys.

Roeddem yn gallu gwahaniaethu’n ddiamwys â darnau sy’n cyfateb i isffurfiau amrywiad sbleis N, 1N, 3R, a 4R yn unigol a disgrifio safleoedd holltiad proteolytig newydd sydd wedi’u lleoli o fewn neu’n agos at sawl hecsapeptiderepeats hadu agregu.

Yn olaf, galluogodd FAIMS nodi nifer o broteoformau A cyfan, gan gynnwys yr A 1-42 sy'n dueddol o agregu, heb fod angen technegau ffracsiynu na phuro cymhleth.

I grynhoi, credwn y bydd ychwanegu FAIMS i ddarganfod TDP yn darparu dull cadarn ac atgynhyrchadwy ar gyfer cynyddu'r proteome sydd ar gael i'w ganfod a'i nodweddu.

Deunydd Atodol

Cyfeiriwch at fersiwn y We ar PubMed Central am ddeunydd atodol.

DIOLCHIADAU

Hoffai'r awduron ddiolch i Tao Liu a Richard Smith am eu cyngor a'u trafodaethau defnyddiol.

Cefnogwyd y gwaith hwn gan U01 AG061356 (PLDJ) ac R01 AG015819 (DAB). Perfformiwyd cyfran o'r ymchwil gan ddefnyddio EMSL (grid.436923.9), Cyfleuster Defnyddiwr Swyddfa Wyddoniaeth DOE a noddir gan y rhaglen Ymchwil Biolegol ac Amgylcheddol. Crëwyd asedau graffigol haniaethol a delwedd o fewn Ffigur 1 gan ddefnyddio Biorender.com.

CYFEIRIADAU

(1). Nichols E; Szoeke CEI; Volset SE; Abbasi N; Abd-Allah F; Abdela J; MTE Aichour; AkinyemiRO; Alahdab F; Asgedom SW; Awasthi A; Barker-Collo SL; Baune BT; Béjot Y; BelachewAB; Bennett DA; Biago B; Bijani A; Bin Sayeed MS; Brayne C; Carpenter DO; Carvalho F; Catala-López F; Cerin E; Choi J-YJ; Dang AK; Degefa MG; Djalalinia S; Dubey M; Duken EE;Edvardsson D; Endres M; Eskandarieh S; Faro A; Farzadfar F; Fereshtehnejad SM; FernandesE; Ffilip I; Fischer F; Gebre AK; Geremew D; Ghasemi-Kasman M; Gnedovskaya EV; GuptaR; Hachinski V; TB Hagos; Hamidi S; Hankey GJ; Haro JM; Y Gelli SI; Irvani SSN; Jha RP; Jonas JB; Kalani R; Karch A; Kasaeian A; Khader YS; Khalil IA; Khan EA; Khanna T;Khoja TAM; Khubchandani J; Kisa A; Kissimova-Skarbek K; Kivimäki M; Koyanagi A; KrohnKJ; Logroscino G; Lorkowski S; Majdan M; Malekzadeh R; März W; Massano J; MengistuG; Meretoja A; Mohammadi M; Mohammadi-Khanaposhtani M; Mokdad AH; Mondello S;Moradi G; Nagel G; Naghavi M; Naik G; Nguyen LH; Nguyen TH; Nirayo YL; Nixon MR; Ofori-Asenso R; Ogbo FA; Olagunju AT; Owolabi MO; Panda-Jonas S; Passos VM d. A.;Pereira DM; Pinilla-Monsalve GD; Piradov MA; CD pwll; Poustchi H; Qorbani M; Radfar A; Reiner RC; Robinson SR; Roshandel G; Rostami A; Russ TC; Sachdev PS; Safari H; SafiriS; Sahathevan R; Salimi Y; Satpathi M; Sawhney M; Saylan M; Sepanlou SG; ShafieesabetA; Shaikh MA; Sahraaidd MA; Shigematsu M; Shiri R; Shiue I; Silva YH; Smith M; SobhaniS; Stein DJ; Tabarés-Seisdedos R; Tovani-Palone MR; Tran BX; Tran TT; Tsegay AT; UllahI; Venketasubramanian N; Vlassov V; Wang YP; Weiss J; Westerman R; Wijeratne T; WyperGMA; Yano Y; Yimer EM; Yonemoto N; Youseifard M; Zaidi Z; Zare Z; Vos T; Feigin VL; Murray CJL Baich byd-eang, rhanbarthol a chenedlaethol clefyd Alzheimer a dementias eraill, 1990–2016: dadansoddiad systematig ar gyfer Astudiaeth Baich Clefydau Byd-eang 2016. Lancet Neurol.2019, 18, 88–106. [PubMed: 30497964]

(2). Beyreuther K; Meistr CL Amyloid rhagflaenydd protein (APP) a beta A4 amyloid yn y etiologyof clefyd Alzheimer: rhagflaenydd-cynnyrch perthnasoedd yn y derangement o swyddogaeth niwronaidd.Brain Pathol. 1991, 1, 241–251. [PubMed: 1669714]

(3). Hardy J; Higgins G. Clefyd Alzheimer: y rhagdybiaeth rhaeadru amyloid. Gwyddoniaeth 1992, 256,184–185. [PubMed: 1566067]

(4). protein Goedert M. Tau a phatholeg niwroffibrilaidd clefyd Alzheimer. Tueddiadau Neurosci.1993, 16, 460–465. [PubMed: 7507619]

(5). Iqbal K; Liu F; Gong CX Tau a chlefyd niwroddirywiol: y stori hyd yn hyn. Nat. Parch Neurol.2016, 12, 15–27. [PubMed: 26635213]

(6). Cerddoriaeth ES; Holtzman DM Tri dimensiwn y ddamcaniaeth amyloid: amser, gofod ac 'asgellwyr'. Nat. Neurosci. 2015, 18, 800–806. [PubMed: 26007213]

(7). Takeda S. Tau Lluosogi fel Targed Diagnostig a Therapiwtig ar gyfer Dementia: Potensial a Chwestiynau Heb eu hateb. Blaen. Neurosci. 2019, 13, 1274. [PubMed: 31920473]

(8). Gregorich ZR; Ge Y. Proteomeg o'r brig i lawr mewn iechyd a chlefydau: heriau a chyfleoedd.Proteomeg 2014, 14, 1195–1210. [PubMed: 24723472]

(9). Zakharova NV; Bugrovea AE; Kononikhin AS; Indeykina, Nid yw'r awduron yn datgan unrhyw fuddiant ariannol cystadleuol. MI; IA Popov; Nikolaev EN Dadansoddiad sbectrometreg màs o amrywiaeth peptidau Abeta: anawsterau a phersbectifau yn y dyfodol ar gyfer darganfod biomarcwr AD. Parch.Proteomeg Arbenigol 2018, 15, 773–775. [PubMed: 30253669]

(10). Mae sbectrometreg màs Grasso G. yn arf amlochrog i'w ddefnyddio yn y frwydr yn erbyn clefyd Alzheimer: peptidau beta amyloid a thu hwnt. Sbectrwm Màs. Dat. 2019, 38, 34–48.[PubMed: 29905953]

(11). Andreev VP; Petyuk VA; Bragwr HM; Karpievitch YV; Xie F; Clarke J; Gwersyll D; Smith RD;Lieberman AP; Albin RL; Nawaz Z; El Hokayem J; Myers AJ Proteomeg meintiol LC-MS di-label o glefyd Alzheimer ac ymennydd dynol sydd fel arfer yn hen. J. Proteome Res. 2012, 11,3053–3067. [PubMed: 22559202]

(12). Zhang Q; Ma C; Gerio M; Wang PG; Chin LS; Li L. Proteomeg integredig a dadansoddiad rhwydwaith yn nodi canolbwyntiau protein a newidiadau rhwydwaith mewn clefyd Alzheimer. ActaNeuropathol. Cymmun. 2018, 6, 19. [PubMed: 29490708]

For more information:1950477648nn@gmail.com