酵母神経変性認知症予備モデルにおけるヒストン翻訳後修飾変化の特性

神経変性疾患は、治療オプションがなしにはほとんどの壊滅的な病気です。これらのうち、筋萎縮性側索硬化症 (ALS) やパーキンソン病 (PD) は特に恐ろしいです。ALS と PD 症例の約 90% は散発的な残りのケースが家族で実行、一般に特定の遺伝子変異の^1,2にリンクされている疾患の家族歴なしで発生すると見なされます。興味深いことに、これらの疾患の両方はタンパク質サッカード定位誤りと集計^3,4,5,6に関連付けられます。例えば、肉腫 (FUS) の融合し、43 (TDP-43) のタール DNA 結合タンパク質が RNA 結合蛋白質細胞質に mislocalize、ALS^{7,8,9,10、集計 11,12}, α-シヌクレインは PD^5,13,14,15にレビー小体と呼ばれるタンパク質の集合体の主成分。

患者集団における大規模なゲノム広い連合の努力にもかかわらず ALS と PD 症例の大多数は遺伝子説明されていなく残る。エピジェネティクスは、神経変性疾患における役割を再生できますか。エピジェネティクスは、基になる DNA シーケンス¹⁶に変更もなしで起こる遺伝子発現の変化を構成されています。主要なエピジェネティックなメカニズムには¹⁶ヒストン蛋白質の翻訳後修飾 (Ptm) が含まれます。真核生物の細胞の遺伝物質はしっかりとクロマチンにラップされます。クロマチンの基本単位は、DNA がヒストン 8 量体の周りをラップの 146 の塩基対から成る、ヌクレオソーム ヒストン (2 部各ヒストン H2A、H2B、H3、および H4)¹⁷の 4 つのペアから成るです。各ヒストンは N ターミナル尾ヌクレオソームの突き出した、リジンとアルギニン残基¹⁸上通常の様々 な化学基の付加によって変更することができます。これらの Ptm は動的なつまり、彼らは、簡単に追加することができます削除とアセチル化、メチル化、リン酸化などのグループが含まれます。Ptm は DNA の転写の機械へのアクセシビリティを制御し、制御遺伝子式¹⁸のため。たとえば、ヒストンのアセチル化は、非常に基本的なヒストン蛋白質と負荷電 DNA のバックボーン、充填よりアクセスできるアセチル化されたヒストン遺伝子を許可するとの間の静電相互作用の強さを軽減でき、高¹⁹を表明しました。最近では、特定のヒストン Ptm との組み合わせの顕著な生物学的特異性が、ヒストン コード仮説^20,21どの蛋白質を書き込み、消去、およびヒストン Ptm のすべての行為にコンサートを読むにつながっています。遺伝子発現を調節します。

酵母は、神経変性疾患の研究に非常に有用なモデルです。重要なは、多くの神経細胞は、酵母から人間^22,23,24に保存されます。酵母は、細胞毒性や α-シヌクレイン^{22,23,24,25,26}や TDP-43、FUS の過剰発現タンパク質含有を要約します。実際には、ALS の酵母モデルは人間²⁷遺伝的リスク要因を識別するために使用されています。さらに、酵母の過剰発現ヒト α シヌクレイン ニューロン^28,29α シヌクレインの毒性を改善するための Rsp5 ネットワークの特性を druggable ターゲットとしての許可。

ここでは、神経変性 proteinopathies (図 1) に関連付けられているゲノム ヒストン PTM の変更を検出する酵母を利用するプロトコルについて述べる。出芽酵母の使用は、その使いやすさ、低コストと神経変性の他の in vitro および動物モデルと比較して速度のため非常に魅力的です。ALS は、PD モデル^22,23,25,26を開発活用以前、我々 人間の FUS、TDP-43、および α-シヌクレイン酵母と覆いを取られた異なるヒストン PTM 変化で過剰に発現認知症予備³⁰との接続。ここで説明されているプロトコルは、データ解析への変換から 2 週間足らずで完了ことができます。