معهد سكريبس في كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكيةالبروفيسور كيندال و .والبروفيسور جون ر . ييتس الثالث ، المؤلف المشارك للمراسلة ، نشرت مقالا بعنوان " أعلى وأسفل proteomics enables discovery in endocrine resistant breastcancer الطبيعية في علم الأحياء الكيميائي " .هذه الورقة تطورأعلى وأسفل proteomics ( ntdp ) استراتيجيةإن proteome المجمعات المستخدمة في تحديد 70 كدا في خلايا سرطان الثدي ( بما في ذلك مقاومة الغدد الصماء نماذج overexpression من مستقبلات عامل نمو البشرة ( EGFR ) .complexoforms 104 17 مجمعات البروتينشكل معين من أشكال تجميع البروتينات المعقدة . في هذه الدراسة ، وجدنا أن EGFR يمكن أن تحفز التفكك النووي عامل نقل 2 ( nutf2 ) العامة ، في حين أن k4 و k55 من nutf2 قد آثار مختلفة على تثبيط مستقبلات هرمون الاستروجين ( ER ) مسارات الإشارات . هذه الدراسة تسلط الضوء على الخصائص الجزيئية سرطان الثدي البروتيوم و دور complexoforms في نمو الورم والعلاج المقاومة .

( انقر على عرض الصورة الكبيرة )

واحد

خلفية البحث

أحدث البيانات الصادرة عن منظمة الصحة العالمية والوكالة الدولية لبحوث السرطان تظهر أن 2.26 مليون حالة جديدة من حالات سرطان الثدي في جميع أنحاء العالم في عام 2020 ، أكثر من 2.2 مليون حالة من حالات سرطان الرئة . سرطان الثدي قد حلت محل سرطان الرئة لتصبح أكبر سرطان في العالم . البروتينات التي يتم تجميعها من خلال التفاعلات غير التساهمية لتشكيل المجمعات الوظيفية التي تدفع ما يقرب من جميع الوظائف الرئيسية المرتبطة الورم الخبيث ، بما في ذلك سرطان الثدي ، وما إلى ذلك ، في حين أن العديد من البروتينات التي تنتجها مختلف الربط ، تسلسل الطفرات ، posttranslation التعديلات ( ptms ) أو الطفرات يمكن أن تؤثر على تشكيل والاستقرار والنشاط من هذه المجمعات الوظيفية . الأساليب التقليدية من أسفل إلى أعلى البروتيوميات محدودة في توضيح proteoform التي تنتجها بروتين واحد ، وتوصيف يغاندس و العوامل المساعدة التي تربط إلى مجمعات البروتين ، ورسم أنماط ptms . . . . . . . على الرغم من أن أعلى وأسفل proteomics ( ntdp ) التي شكلتها مجموعة من أعلى إلى أسفل proteomics البروتوبلاست ( ماجستير ) و ( أعلى إلى أسفل proteomics proteomics ) لديها القدرة على تحليل هيكل ، ntdp حاليا تستخدم أساسا في تحليل عينات من البروتين معقدة بسبب انخفاض وفرة من مجمعات البروتين ، من الصعب فصل مجمعات البروتين ، والافتقار إلى أدوات المعلوماتية الحيوية لمعالجة واسعة النطاق ntdp مجموعات البيانات . عامل النمو تنبيغ الإشارة هي واحدة من الآليات الرئيسية في علاج الغدد الصماء المقاومة في أبحاث سرطان الثدي - مستقبلات عامل نمو البشرة ( EGFR ) التضخيم و المصب إشارة الطفرات المرتبطة السريرية تاموكسيفين المقاومة . ولذلك ، هناك حاجة إلى طريقة فعالة لدراسة خصائص البروتين العامة في خلايا سرطان الثدي ، من أجل فهم الآلية الجزيئية للمرض و تصميم الأدوية الفعالة ، والتي توفر خلفية و قوة دافعة لتطوير وتطبيق استراتيجية ntdp . . . . . . .

اثنان

طرق البحث

1

موضوع الدراسة :

مستقبلات هرمون الاستروجين α ( ER α ) إيجابية خلايا سرطان الثدي MCF - 7 ( خلايا MCF - 7 في وقت لاحق ) و ( خلايا MCF - 7 EGFR overexpression من مستقبلات عامل نمو البشرة ( EGFR ) التي كانت بمثابة مقاومة المخدرات نموذج إيه العلاج المستهدف ، ثم خلايا MCF - 7 - EGFR ) .

2

ntdp سير العمل

تدفق العمل من ntdp وضعت من قبل الباحثين كما هو مبين في الشكل 1 . أولا ، للذوبان البروتين المجمعات المستخرجة من الخلايا تم فصلها باستخدام غير متصل حجم الاستبعاد اللوني ( nsec ) . بعد ذلك بواسطة نانو - ESI - FAIMS - MSN )المرحلة السائلة : سهلة - NLC 1200 ، فصل الغاز وحدة : faims ، مطياف الكتلة : أربيتراب فيوجن لوموس )البروتين المركب كان يتميز أعلى إلى أسفل . آخر استخدامبروسايت الأصليالبرمجيات جنبا إلى جنب مع دليل تصحيح وتحليل البيانات المعقدة مطياف الكتلة .

الشكل 1 : ntdp سير العمل ( انظر الرسم البياني )

ثلاثة

نتائج البحث

1

ntdp سير العمل التحقق

استخدم الباحثون أول ثلاثة مجمعات البروتين : carbonic anhydrase II(CA II，~29.1 kDa)，streptavidin (SA， ~53 kDa) ，avidin (AV，~67 kDa) للتحقق من التكرار والمتانة من نانو - ESI - FAIMS - ام اس ان النظام . وأظهرت النتائج أن هذا النظام يمكن أن تكون مستقرة في عزل وتفتيت مجمعات البروتين ، وتوليد بيانات مطياف الكتلة التي يمكن أن توضح على نحو فعال توصيف البروتين ( الشكل 2-4 ) . كما ثبت أن faims يمكن عزل 70 كدا مجمعات البروتين في مرحلة الغاز . ( الشكل 5 )

الشكل 2 : n-tdp أطياف كا الثاني و شظايا من prosight لايت

الشكل 3 : إن الربح من سا و شظايا من prosight لايت

الشكل 4 : مركبات ntdp و شظايا من prosight لايت

الشكل 5 : ذروة الهجرة و السيرة الذاتية من مستوى البروتين معقدة

( انقر على عرض الصورة الكبيرة )

تنزلق إلى أسفل لعرض جميع المحتويات

2

تحليل mcf-7 و ntdp

MCF - 7 - EGFR استخراج الخلايا

ثم عزل خلايا سرطان الثدي ( MCF - 7 و mcf-7-egfr ) باستخدام نظام nsec - وأظهرت النتائج أن البروتين المجمعات المستخرجة من mcf-7 و mcf-7-egfr ( 16 تكرار التجارب ) يمكن أن تكون مستقرة وفعالة . عزل بروتين معقد تم الكشف عنها من قبل nano-esi-faims-msn النظام .complexoforms 104 17 مجمعات البروتينبما في ذلك البروتين البروتين البروتين البروتين المعدنية المعقدة ، معقدة ، معقدة .

الشكل 6 : nsec أطياف البروتين البروتين الكلي في mcf-7 القياسية ، في mcf-7-egfr البروتين الكلي ، في mcf-7-egfr البروتين الكلي . ( انقر على عرض الصورة الكبيرة )

3

توصيف المجمعات البروتين المرتبطة بسرطان الثدي

• أشكال TPI المعقدة:TPI هو انزيم مرتبط مع سرطان الثدي ، وقد ثبت أن تكون ذات صلة إلى المخدرات المقاومة ، تطور الورم والانبثاث . لاحظنا هيكل TPI ديمر في خلايا MCF - 7 و MCF - 7 - EGFR مع الوزن الجزيئي حوالي 53 كدا ( nsec-fraction4 ) . ديمر TPI معقدة تتكون من مزيج من مبتورة و الفسفرة مونومر البروتين المتغيرات التي اثنين من deamides ( N15 و N71 ) تحدث . ووجد الباحثون أيضا TPI المجمعات التي شكلتها تحور ( e104d TPI مونومرات ) و ( e104d TPI مونومرات يمكن الفسفرة ، deamidated أو أستلة ) .

الشكل 7 : ntdp TPI complexoforms المعقدة في استخراج خلايا MCF - 7

• أشكال MIF المعقدة:القوة هي متعددة الوظائف السيتوكينات ذات الصلة بيولوجيا في العديد من أنواع السرطان ، وأمراض المناعة الذاتية والتهاب . وقد وجد الباحثون أن القوة هي overexpression في خلايا MCF - 7 و mcf-7-egfr . الأصلي MS1 يوفر معلومات مفصلة عن القوة complexoforms . . . . . . . مرض التصلب العصبي المتعددنمبتورة ، غير معدلة ، nitrosylated و acetylated القوة المتغيرات ( nitrosylated و acetylated وقعت على C80 و k77 ، على التوالي ) .

الشكل 8 : ntdp أطياف القوة complexoforms المجمعات في استخراج خلايا MCF - 7

• أشكال SOD1 المعقدة:metalloenzyme SOD1 هو واحد من أهم مضادات الأكسدة ، والتي يمكن أن تلعب دورا هاما في تشكيل أورام الثدي التي يقودها الجين الورمي2ح2أ2المهم . في خلايا MCF - 7 و MCF - 7 - EGFR ، لاحظنا sod1 ديمر هيكل مع الوزن الجزيئي حوالي 32 كدا ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس ، النحاس2 +زنك2 +غير تساهمي ملزمة ايونات المعادن ، sod1 البروتين البديل كما يحتوي على المحطة الطرفية ن أستلة ، زوج من ثاني كبريتيد السندات ( c57-c111 ) و n-methylthionine الختان .

الشكل 9 : ntdp أطياف SOD1 complexoforms مجمعات في خلايا MCF - 7 مقتطفات

• أشكال NUTF2 المعقدة:nutf2 هو ديمر البروتين الذي يتوسط النقل النووي الصغيرة GTPase ران . ثمانية أنواع من nutf2 البروتين المتغيرات مع مختلف تركيبات PTM تم تحديدها من خلايا MCF - 7 و mcf-7-egfr وتوزيعها في 26 مختلف complexoforms . . . . . . . بالمقارنة مع خلايا MCF - 7 ، محتوى الذاتية nutf2 ديمر معقدة في mcf-7-egfr انخفضت بشكل ملحوظ ، و هناك ثلاثة heterodimers أستلة nutf2 التي هي فريدة من نوعها إلى خلايا MCF - 7-egfr . . . . . . .

الشكل 10 : ntdp أطياف nutf2 من مقتطفات من خلايا MCF - 7 و MCF - 7 - EGFR

الشكل 11 : كثافة nutf2 complexoforms و proteoforms في MCF - 7 و MCF - 7 - EGFR مقتطفات الخلية

تنزلق إلى أسفل لعرض جميع المحتويات

4

nutf2 بوساطة التفاعل بين اجفر و إيه

إن nutf2 ديمر في خلايا MCF - 7 - EGFR كان أقل بكثير من تلك التي في خلايا MCF - 7 ، باستخدام بيانات من قبل ntdp . . . . . . .استنتاج أن اجفر يمكن أن تحفز التفكك النووي عامل النقل 2 ( nutf2 ديمر )إن posttranslation تعديل ( PTM ) موقع nutf2 هو الحفظ في الفقاريات و التركيب البلوري nutf2 البروتين معقدة تشير إلى أن k4 بالقرب من موقع ملزم nucleoporous البروتين . k55 و k63 بالقرب من ران مواقع ملزمة ، حيث k55 تشارك في المياه بوساطة الاتصال بين ران و nutf2 ، لذلك قام الباحثون الطفرات في مواقع k4 و k55 . . . . . . . أظهرت النتائج أنالتعبير عن nutf2 في خلايا MCF - 7 يمنع نمو خلايا سرطان الثدي ، k4q طفرة يمكن عكس ذلك ، k55r طفرة يمكن أن تعزز تثبيط نمو خلايا سرطان الثدي .هذه النتائج تشير إلى أن PTM المواقع ( K4 ، K55 ) يمكن أن تنظم نمو الخلايا من خلال التأثير على المسام النووية ملزمة أو ران التفاعل . إن nutf2 downregulated هرمون الاستروجين التي يسببها انتشار الجينات greb1 ، ولكن k4q طفرة يمكن استعادة هذا النمط الظاهري دون 4oht . . . . . . . هذه النتائج تشير إلى أن nutf2 proteoforms في مواقع مختلفة PTM يؤدي إلى نتائج بيولوجية مختلفة .

الشكل 12 : nutf2 ينظم إيه تنبيغ الإشارة وتمنع النمو

( انقر على عرض الصورة الكبيرة )

من أجل دراسة كيفية nutf2 ينظم إيه تنبيغ الإشارة والاستجابة إلى 4oht ، وجدنا أن مواقع ملزمة إيه nutf2 لا تتداخل في خلايا MCF - 7 ، ولكن التعبير عن nutf2 و 4oht العلاج يمكن أن تغير نمط ملزم إيه . . . . . . . التعبير عن nutf2 قد يؤدي إلى اختلاف إيه ملزمة في 1353 المواقع .NUTF2إيه مواقع ملزمة في الخلايا تتداخل مع بعضها البعض . ومع ذلك ، فقط 132 ( 1-aggtca ) تم العثور على مواقع حساسة nutf2 4oht ، مما يشير إلى أن nutf2 ينظم إيه لونين شغل النشاط من خلال آلية غير مباشرة . من أجل فهم الآلية الجزيئية nutf2 تثبيط نمو الخلايا ، ونحن الانتهاء من rna-seq MCF - 7 و mcf-7nutf2 الخلايا ، وتحليل مجموعة من الجينات أظهرت أن أكثر من 600 من مختلف الجينات التعبير ، بما في ذلك upregulated الرنا تتقلب الجينات ذات الصلة ، nurd معقدة ( مثل hdac1 ) و errfi1 الخلايا الجينات ، downregulated الفسفرة الميتوكوندريا الجينات ذات الصلة ( مثل bcl2 ) و الجينات المسرطنة ( مثل رأس الأسرة الجينات ) . تحليل المسار التخصيب أظهرت أن هذه الجينات تشارك في العديد من أنواع السرطان EGFR ذات المسار ، ودعم دور nutf2 EGFR إشارة تأثير عامل . إن nutf2 التعبير يمكن أن يغير من تفاعل المجموعة ، بما في ذلك زيادة junb العلامات ، والحد من hspbp1 و csde1 العلامات . مقارنة مع nutf2 : WT و nutf2 : k4q الخلايا ، وجد أن هناك اختلافات في إيه التفاعل بين المجموعات ( على سبيل المثال ، زيادة في cnot9 dnmt3a العلامات ، علامات انخفاض ) ، مما يدل على أن nutf2 يؤثر على المسار من خلال تنظيم إيه ذات البروتين التفاعل .

الشكل 13 : nutf2-er التفاعل

( انقر على عرض الصورة الكبيرة )

أربعة

الاستنتاج والمعنى

1

نجاح إنشاء وتطبيق منهجية ntdp

من خلال الاستفادة المثلى من ntdp workflow ، 104 complexoforms 17 مجمعات البروتين تم تحديدها بنجاح من خلايا سرطان الثدي ( MCF - 7 و MCF - 7 - EGFR ) من خلال الجمع بين خط الاستبعاد اللوني ( NSEC ) ، نانو التأين بالإرذاذ الإلكتروني ( ESI ) ، مجال غير المتماثلة ايون التنقل الطيفي ( faims ) و المراحل وبالترادف مطياف الكتلة ( MSN ) .

2

اكتشاف وظيفة تحليل البروتينات الرئيسية المعقدة

مجمعات البروتين الرئيسية المرتبطة بالسرطان ، مثل phosphopropanose إيزوميراز ( TPI ) ، بلعم الهجرة عامل مثبط ( القوة ) ، ديسموتاز الفائق ( SOD1 ) مجمعات تم تحديدها . النتائج الأساسية هي كما يلي : overexpression من اجفر يمكن أن تحفز التفكك النووي عامل نقل 2 ( nutf2 ديمر ) . إن nutf2 ديمر بمثابة نقل النووي البروتين في المسام ، overexpression من nutf2 ديمر يمكن أن تمنع نمو خلايا سرطان الثدي ، في حين أن الطفرات في مواقع مختلفة ( PTM K4 و K55 ) يمكن عكس أو تفاقم هذه الآثار المثبطة ، مما يشير إلى أن nutf2 PTMS يمكن أن تؤثر على نمو سرطان الثدي من خلال تنظيم مستقبلات هرمون الاستروجين ( ER ) إشارة الطريق .

3

العلاقة بين nutf2 و مقاومة الغدد الصماء في سرطان الثدي

nutf2 يمكن أن تمنع نمو خلايا سرطان الثدي من خلال تنظيم غير مباشر إيه ملزم الحمض النووي والبروتين التفاعل الشبكة ، على سبيل المثال ، أسفل تنظيم انتشار الجينات التي يسببها هرمون الاستروجين greb1 upregulating , موت الخلايا المبرمج الجينات erfi1 وهلم جرا . EGFR overexpression ( الغدد الصماء مقاومة العلاج النموذجي ) يمكن أن تقلل من مستوى nutf2 ديمر وتغيير ptms واسطة ، مما يؤدي إلى تنظيم غير طبيعي nutf2 إيه إشارة .

4

المجال أهمية ntdp

هذا الأسلوب يوفر نموذج جديد على نطاق واسع تحليل البروتين الذاتية المعقدة في عينات بيولوجية معقدة ، يمكن أن تبقي على ضعف التفاعل غير التساهمية ، بدقة تميز ptms ، وتجميع أنماط يغاندس ملزمة proteoform ، يفتح آفاقا جديدة في علم الأحياء السرطان ، اكتشاف المخدرات المستهدفة و علم الأحياء الهيكلي ، ولا سيما في فهم الآليات الجزيئية المقاومة للعلاج من سرطان الثدي .

إذا كنت ترغب في التعاون في إعادة طبع هذه المادة ، يرجى ترك رسالة في نهاية المادة .