Nuove acquisizioni sul ribosoma; importanti implicazioni per la malattia

Maggio 22, 2016 Admin Salute 0 10
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Tuttavia, negli ultimi anni, è stato dimostrato che il ribosoma è molto più di una unità di elaborazione; infatti, i punti di ricerca in corso per un ruolo importante per questa struttura complessa nella regolazione attiva processi biologici.

Ora, in un primo nel suo genere studio che esamina ampiamente la composizione della riboproteome, un team scientifico guidato da ricercatori del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) rivela componenti precedentemente sottovalutati del ribosoma, scoprendo una struttura grande e dinamica che, tra le altre cose, può essere modificato in cancro. Pubblicato in edizione on-line di oggi delle relazioni rivista Cell, lo studio descrive inoltre lo sviluppo di una piattaforma analitica che può essere ampiamente applicato a numerosi sistemi biologici per evidenziare i ruoli funzionali dei possibili geni delle malattie associate alla riboproteome.




"Un obiettivo primario del nostro laboratorio è quello di ottenere una migliore comprensione della traduzione e il suo impatto sul cancro," spiega l'autore senior Pier Paolo Pandolfi, MD, PhD, Direttore Scientifico del Centro Cancer presso BIDMC e George C. Reisman Professore di Medicina presso Harvard Medical School (HMS). "Così un obiettivo chiave del nostro lavoro è stato il ruolo del ribosoma. Mentre la saggezza convenzionale è che la composizione ribosoma è assolutamente fisso, abbiamo recentemente perseguito l'ipotesi che è, in effetti, flessibile e dinamica. Inoltre, esso ha emerso nel corso delle nostre indagini che la deregolamentazione funzionale del ribosoma è implicato nella iniziazione malattia e la progressione, e potrebbe servire come un potenziale bersaglio per intervento terapeutico. "

In questo nuovo studio, un team scientifico guidato da membri di laboratorio Pandolfi John Clohessy, PhD, e Markus Reschke, PhD, ha esaminato il ribosoma su larga scala per ottenere un quadro più chiaro del rapporto e le interazioni tra ribosomi e le proteine ​​associate necessarie per un efficiente e corretta traduzione di RNA messaggero (mRNA).

"Volevamo scoprire cosa stava accadendo nel ribosoma su scala globale", spiega Clohessy. "Così abbiamo incorporato nella nostra analisi quelle proteine ​​che associano sia con il ribosoma stesso o con l'mRNA in corso di traduzione, e che potrebbero rappresentare importanti regolatori della traduzione."

Fino a poco una mancanza di high throughput analisi ribosomiale ha capacità limitate ricercatori 'per caratterizzare il proteoma ribosomiale, che consiste del ribosoma stesso e una serie di altre proteine ​​che interagiscono con questa macchina cellulare per regolare la traduzione. In questo nuovo studio, gli scienziati hanno ottimizzato e adattato un approccio di spettrometria di massa basata SILAC a sondare questa struttura microscopica complessa attraverso l'analisi di molti più dati di quanto fosse mai disponibile prima.

Acronimo di etichettatura isotopico stabile amminoacidi in coltura cellulare, SILAC utilizza l'etichettatura isotopo non radioattivo per rilevare differenze quantitative di proteine ​​abbondanza tra i campioni di cellule. "Un approccio basato SILAC-offre un modo elegante di confrontare due diverse popolazioni cellulari", spiega Reschke. "L'incorporazione metabolica nelle proteine ​​di aminoacidi che sono stati differenzialmente marcati con isotopi di carbonio e di azoto risultati in uno spostamento di massa dei peptidi corrispondenti, ed è questo spostamento che può essere rilevata da uno spettrometro di massa.

"La bellezza di questo sistema è che si sta mantenendo le cellule nel loro ambiente naturale, si sta semplicemente sostituendo un aminoacido con un altro", aggiunge. "Ciò consente di effettuare un confronto diretto, senza altre modifiche chimiche."

Utilizzando un pannello di linee cellulari, così come perturbazioni genetiche e farmacologiche, la squadra intrapreso loro caratterizzazione del riboproteome prostata. "La spettrometria di massa ci ha permesso di guardare migliaia di proteine, allo stesso tempo", spiega Clohessy. Attraverso base SILAC massa spec, i ricercatori sono stati in grado di ottenere la prima panoramica completa delle proteine ​​all'interno di questo spazio e esaminare come la riboproteome è alterata nella malattia.

"Abbiamo messo a confronto una serie di cose diverse", aggiunge Clohessy. "Abbiamo confrontato diverse linee di cellule di cancro. Abbiamo guardato le modifiche al riboproteome all'interno di una singola linea cellulare specifica, con e senza l'uso di un inibitore farmacologico. E, abbiamo guardato una linea cellulare nel contesto di alterazione genetica. Abbiamo essenzialmente ottenuto una chiara fotografia di proteine ​​che erano in questo spazio in un determinato momento, e ha visto come hanno risposto ai segnali e sollecitazioni cellulari ".

Gli autori hanno poi effettuato una analisi computazionale su questo vasto insieme di dati per determinare se ci fossero reti o percorsi che sono stati fortemente rappresentati nei dati di proteine ​​specifiche. La loro indagine ha rivelato una serie di scoperte emozionanti e sorprendenti - con importanti implicazioni terapeutiche.

"Tra le altre cose, la nostra analisi ha rivelato una elevata incidenza di alterazioni genetiche ai componenti riboproteome di cancro, con una tendenza netta verso l'amplificazione genetica, [per cui le cellule si accumulano più copie di geni che possono supportare la crescita del cancro e la sopravvivenza]", spiega Reschke, aggiungendo che ha anche rivelato la presenza di una popolazione significativa di RNA proteine ​​leganti (RBPs), importanti regolatori della traduzione mRNA, alcuni dei quali sono anche associati con la malattia.

"I cambiamenti in quantità ribosomi hanno dimostrato di essere associati con il cancro per più di un secolo", osserva Nahum Sonenberg, PhD, James McGill Professore di Biochimica presso la McGill University. "Tuttavia, il meccanismo che lega i ribosomi e il cancro non è ben compreso. Questo documento dal laboratorio Pandolfi è un passo molto importante verso la comprensione della intera gamma di funzioni del ribosoma e la sua associata macchinari traduzione mRNA nel cancro."

Questo nuovo metodo apre inoltre una nuova direzione in termini di come studiare il ribosoma nel contesto sia malattie e terapia. "Per ora, sappiamo molto sui geni e le vie che convergono sulla traduzione, e molti di loro sono oncogeni noti, tra cui MYC e PI3K", spiega Pandolfi. 'Ma la dimensione traslazionale che stiamo descrivendo offre una nuova prospettiva su un altro strato di proteine ​​che sembrano essere amplificato nel cancro. Questi risultati ci forniscono una serie completamente nuova di proteine ​​che possono essere utilizzati per comprendere meglio il processo di traduzione in cancro e aiutare a identificare nuovi bersagli per l'intervento terapeutico. "

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