Optimiertes Protokoll zur Extraktion von Proteinen aus dem menschlichen Mitralventil

Der jüngste Beweis hat das Verständnis der Rollen der vielen regulatorischen Mechanismen, die nach der mRNA-Synthese auftreten, verändert. In der Tat können translatorische, posttranskriptionelle und proteolytische Prozesse die Proteinabundanz und -funktion regulieren. Das Dogma – das sagt, dass mRNA-Konzentrationen Proxies zu denen der entsprechenden Proteine ​​sind, unter der Annahme, dass Transkript-Ebenen die Hauptdeterminante der Protein-Häufigkeit sind – wurde teilweise überarbeitet. In den Transkript-Ebenen nur teilweise prognostizieren Protein-Fülle, was darauf hindeutet, dass post-Transkription Ereignisse Um die Proteine ​​innerhalb der Zellen ^{1 , 2 zu regulieren} .

Darüber hinaus diktieren Proteine ​​schließlich die Funktion der Zelle und diktieren daher ihren Phänotyp, der dynamische Veränderungen in Reaktion auf autokrine, parakrine und endokrine Faktoren erfahren kann; Blutübertragene Vermittler; Temperatur; Medikamentöse Behandlung; Und krankheit entwickeln sich. So ist eine Expressionsanalyse, die auf die Proteinebene fokussiert ist, nützlich, um das Proteom zu charakterisieren und die kritischen Veränderungen, die ihm als Teil der Krankheitspathogenese auftreten, zu entschlüsseln.

Daher sind die Chancen, die die Proteomik zur Klärung von Gesundheits- und Krankheitsverhältnissen bietet, trotz der bestehenden technologischen Herausforderungen furchtbar. Die besonders vielversprechenden Forschungsgebiete, denen die Proteomik beitragen kann, beinhalten: die Identifizierung der veränderten Proteinexpression auf jeder Ebene ( dh ganze Zellen oder Gewebe, subzelluläre Kompartimente und biologische Flüssigkeiten); Die Identifizierung, Überprüfung und Validierung von neuartigen Biomarkern, die für die Diagnose und Prognose von Krankheiten nützlich sind; Und hoffentlich die Identifizierung neuer Proteinziele, die für therapeutische Zwecke verwendet werden können, sowie für die Beurteilung der Arzneimittelwirksamkeit und Toxizität ⁴ .

Erfassen der Komplexität vonDas Proteom stellt eine technologische Herausforderung dar. Die aktuellen Proteomwerkzeuge bieten die Möglichkeit, eine groß angelegte Hochdurchsatzanalyse zur Identifizierung, Quantifizierung und Validierung veränderter Proteingehalte durchzuführen. Darüber hinaus hat die Einführung von Fraktionierungs- und Anreicherungstechniken, die darauf abzielen, die Interferenz zu vermeiden, die durch die am häufigsten vorkommenden Proteine ​​verursacht wird, auch die Proteinidentifizierung verbessert, indem sie die am wenigsten vorhandenen Proteine ​​einschließen. Schließlich wurde die Proteomik durch die Analyse von posttranslationalen Modifikationen ergänzt, die schrittweise als wichtige Modulatoren der Proteinfunktion auftauchen.

Allerdings bleiben die Probenvorbereitung und die Proteingewinnung in den untersuchten biologischen Proben nach wie vor die begrenzenden Schritte im proteomischen Arbeitsablauf und erhöhen das Potenzial für mögliche Fallstricke ⁵ . In der Tat, in den meisten der molekularbiologischen Techniken, die optimiert werden müssen, sind die ersten Schritte Gewebe HomogenisierungIonen- und Zelllyse, insbesondere während der Analyse von Proteinen mit geringer Häufigkeit, für die keine Amplifikationsmethoden existieren. Darüber hinaus kann die chemische Natur von Proteinen ihre eigene Erholung beeinflussen. Zum Beispiel ist die Analyse von hoch hydrophoben Proteinen sehr schwierig, da sie während der isoelektrischen Fokussierung leicht ausfallen, während trans-Membranproteine ​​nahezu unlöslich sind (siehe Referenz 5). Darüber hinaus schafft die Gewebszusammensetzungsvariabilität eine signifikante Barriere für die Entwicklung eines universellen Extraktionsverfahrens. Schließlich, da fast alle klinischen Proben von begrenzter Menge sind, ist es unerlässlich, die Proteinpräparation mit maximaler Wiedergewinnung und Reproduzierbarkeit aus minimalen Probenmengen zu ermöglichen ⁶ .

Diese Arbeit beschreibt ein optimiertes Protokoll für die Proteinextraktion aus dem normalen menschlichen Herzrhythmusventil, das eine sehr anspruchsvolle Probe für die proteomische Analyse darstellt. Das normale Mitralklappe ist ein KompLex-Struktur, die zwischen dem linken Vorhof und dem linken Ventrikel des Herzens liegt (Abbildung 1 ). Es spielt eine wichtige Rolle bei der Kontrolle des Blutflusses vom Atrium zum Ventrikel, verhindert den Rückfluss und sorgt für die richtige Sauerstoffversorgung des ganzen Körpers, wodurch ein adäquates Herzzeitvolumen aufrechterhalten wird. Allerdings wird es oft als ein "inaktives" Gewebe betrachtet, mit einer geringen Zellularität und wenigen Komponenten, hauptsächlich in der extrazellulären Matrix. Dies liegt daran, dass unter normalen Bedingungen die residenten valvularen interstitiellen Zellen (VICs) einen ruhigen Phänotyp mit einer niedrigen Proteinbiosyntheserate ⁷ darstellen.

Es wurde jedoch gezeigt, dass in einem pathologischen Zustand die Anzahl der VICs in der Spongiosa zunimmt und ihre Proteinsynthese zusammen mit anderen funktionellen und phänotypischen Veränderungen aktiviert wird. Daher ist es nicht verwunderlich, dass die minimalen Daten inDie Literatur konzentriert sich auf die Analyse der pathologischen Mitralklappen ^{9 , 10} , bei denen die erhöhte Anzahl aktivierter VICs die relativ hohe Anzahl identifizierter Proteine ​​erklären könnte.

Abschließend kann das vorliegende Protokoll dazu dienen, das Verständnis der pathogenen Mechanismen, die für Mitral-Ventil-Erkrankungen verantwortlich sind, durch die Untersuchung von Mitralklappen-Protein-Komponenten zu entwickeln. In der Tat könnte ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden pathologischen Prozesse dazu beitragen, das klinische Management von Ventilkrankheiten zu verbessern, deren derzeitige Indikationen für die Intervention weitgehend auf hämodynamische Überlegungen beruhen.