Všechny intracelulární a některé extracelulární proteiny jsou kontinuálně degradovány a nahrazovány syntézou nových proteinů. Oba tyto děje musejí zůstat ve vzájemné rovnováze, neboť její narušení by mohlo vést ke vzniku závažných onemocnění. Buňky obsahují mnoho proteolytických systémů, které zajišťují vysoce specifickou a kontrolovanou degradaci proteinů. Jedním z nich je proteazom, složitý molekulární stroj sloužící k degradaci proteinů konjugovaných s ubikvitinem. Od první izolace proteazomu v roce 1968 bylo objeveno mnoho detailů o fungování tohoto systému. V roce 2004 byla za tyto objevy dokonce udělena Nobelova cena za chemii. V naší přehledové práci jsme se zaměřili na shrnutí dosavadních poznatků o mechanizmech vysoce selektivní degradace proteinů ubikvitin‑proteazomovou dráhou. Jednotlivé kapitoly tohoto článku pojednávají o struktuře a funkci systému ubikvitin‑proteazom, mechanizmech regulace degradace proteinů a biologických účincích inhibitorů proteazomu.
All intracellular and some extracellular proteins are continually degraded and replaced by synthesis of new proteins. Both these processes need to stay in equilibrium since their balance may lead to emergence of diseases. Cells contain many proteolytic systems that ensure highly specific and controlled degradation of proteins. One of these systems is the proteasome, a very complex molecular engine allowing degradation of proteins conjugated to ubiquitin. Since the first isolation of proteasome in 1968, many details about its function have been uncovered. In 2004, Nobel Prize for chemistry was awarded for these discoveries. In our review article, we aimed to summarize information about the mechanism of highly selective degradation of proteins by the ubiquitin‑proteasome pathway. Individual parts of the paper summarize current knowledge about highly selective degradation of proteins by the ubiquitin‑proteasome system, mechanisms of protein degradation regulation and biological effects of proteasome inhibitors.
- Klíčová slova
- degradace proteinů, proteazomové inhibitory,
- MeSH
- NF-kappa B metabolismus MeSH
- polyubikvitin MeSH
- proteasomový endopeptidasový komplex * metabolismus MeSH
- proteiny * klasifikace metabolismus MeSH
- ubikvitin aktivující enzymy MeSH
- ubikvitin konjugující enzymy metabolismus MeSH
- ubikvitin * metabolismus MeSH
- ubikvitinace * fyziologie MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Transfuze a hematologie dnes, ISSN 1213-5763 Ročník 19, supplementum, prosinec 2013
54 stran : ilustrace, tabulky ; 27 cm
- MeSH
- algoritmy MeSH
- alkylační protinádorové látky škodlivé účinky terapeutické užití MeSH
- amyloidóza diagnóza farmakoterapie patologie MeSH
- autologní transplantace MeSH
- diagnostické techniky a postupy klasifikace využití MeSH
- hormony kůry nadledvin škodlivé účinky terapeutické užití MeSH
- imunomodulace účinky léků MeSH
- imunosupresiva škodlivé účinky terapeutické užití MeSH
- inhibitory proteasomu škodlivé účinky terapeutické užití MeSH
- kombinovaná farmakoterapie MeSH
- prognóza MeSH
- výsledek terapie MeSH
- Publikační typ
- směrnice MeSH
- Konspekt
- Patologie. Klinická medicína
- NLK Obory
- hematologie a transfuzní lékařství
- Klíčová slova
- systémová AL amyloidóza,
- MeSH
- amyloidóza * diagnóza klasifikace komplikace patofyziologie terapie MeSH
- lidé MeSH
- příznaky a symptomy MeSH
- stupeň závažnosti nemoci MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- směrnice pro lékařskou praxi MeSH
Východiska: Termín biomarker se v posledních letech stal, zvláště pak ve spojení s termínem klinická proteomika, jedním z nejfrekventovanějších pojmů v oblasti biomedicínského výzkumu. Předmětem této práce byl výběr vhodné metody frakcionace krevní plazmy umožňující oddělení majoritních proteinů od nízkoabundantní proteinové frakce před následnou proteomickou analýzou pomocí dvourozměrné gelové elektroforézy (2-DE) s cílem zlepšit rozlišení 2-DE mapy a identifikaci proteinů hmotnostní spektrometrií. Materiál a metody: Nejprve bylo provedeno paralelní srovnání dvou metod frakcionace krevní plazmy (depleční kolona MARS vs ProteoMiner) na souboru 10 vzorků. Na základě výsledků srovnávacích experimentů byla k analýze vzorků 18 pacientů nemocných mnohočetným myelomem a léčených režimy s bortezomibem použita frakcionační metoda ProteoMiner v kombinaci s 2-DE. Soubor pacientů byl rozdělen na dvě skupiny: skupina pacientů rezistentních na chemoterapii (9 pacientů – progrese onemocnění, stabilizace onemocnění) a skupina pacientů s pozitivní léčebnou odpovědí (9 pacientů – kompletní a parciální remise). Výsledky a závěr: Metoda ProteoMiner umožnila na 2-DE mapách signifikantně zvýšit počet proteinových spotů ve srovnání s imunodepleční metodou MARS (Multiple Affinity Removal System). Mezi skupinami pacientů chemorezistentních a pacientů citlivých na léčbu bortezomibem bylo pomocí analýzy obrazu 2-DE gelů zjištěno 15 rozdílových proteinových spotů, které byly analyzovány hmotnostní spektrometrií. V těchto spotech bylo identifikováno 10 proteinů. Sedm proteinů vykazovalo signifikantně nižší hladinu proteinu ve skupině chemosenzitivních pacientů (sérový amyloid P, fibrinogen – gama řetězec, retinol-vazebný protein 4, komplement faktor C4-A, apolipoprotein E, karboxypeptidáza N, komplement faktoru H – příbuzný protein 1) a 3 proteiny vykazovaly signifikantně vyšší hladinu proteinu nebo byly detekovány pouze ve skupině chemosenzitivních pacientů (sérová paraoxonáza 1, alfa-1-antitrypsin a komplement faktor B).
Backgrounds: Recently, the term biomarker has become, especially in connection with the term clinical proteomics, one of the most frequent terms in the field of biomedical research. The aim of this work was to select an appropriate pre-fractionation method of blood plasma prior to a subsequent proteomic analysis of low-abundant fraction of proteins by two dimensional gel electrophoresis (2-DE) and mass spectrometry to improve the resolution of 2-DE maps and protein identification. Materials and Methods: First, we compared two prefractionation methods (MARS versus ProteoMiner) preceding 2-DE analysis using 10 blood plasma samples. Based on the results of the comparative experiments, low-abundant plasma protein fractions from 18 multiple myeloma patients treated with bortezomib were analyzed. Patients were divided into two groups: a group resistant to chemotherapy (9 patients – disease progression, stable disease) and a group with positive clinical response (9 patients – complete and partial remission). Results and Conclusion: Samples prefractioned by ProteoMiner method yielded 2-DE maps with a significantly increased number of detected protein spots, as compared to immunodepletion method MARS (Multiple Affinity Removal System). Between groups of chemoresistant and sensitive patients treated with bortezomib, 15 differently intense spots were revealed by image analysis. These spots were found to correspond to 10 proteins, as confirmed by mass spectrometry. Seven proteins had significantly lower protein level in the group of chemosensitive patients (serum amyloid P, fibrinogen – gamma chain, retinol-binding protein 4, complement factor C4-A, apolipoprotein E, carboxypeptidase N and complement factor H-related protein 1) and 3 proteins showed significantly higher levels of protein (or were only detected) in the group of chemosensitive patients (serum paraoxonase 1, alpha-1-antitrypsin and complement factor B).
- Klíčová slova
- elektroforéza gelová dvourozměrná, protein,
- MeSH
- 2D gelová elektroforéza metody využití MeSH
- biomedicínský výzkum MeSH
- bortezomib MeSH
- farmakoterapie MeSH
- financování organizované MeSH
- krevní plazma účinky léků MeSH
- krevní proteiny izolace a purifikace účinky léků MeSH
- kyseliny boronové aplikace a dávkování škodlivé účinky terapeutické užití MeSH
- lidé MeSH
- mnohočetný myelom farmakoterapie krev MeSH
- nádorové biomarkery krev MeSH
- proteomika metody MeSH
- pyraziny aplikace a dávkování škodlivé účinky terapeutické užití MeSH
- spektrometrie hmotnostní - ionizace laserem za účasti matrice metody využití MeSH
- statistika jako téma MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- srovnávací studie MeSH
V tomto úvodním článku pro ostatní metodiky využívané na našem pracovišti při studiu mnohočetného myelomu a monoklonálních gamapatií jsme se zaměřili na postupy vlastního zpracování biologického materiálu, principy separace buněk a nastavené algoritmy dalších postupů. Běžně používaná metodika magnetické separace buněk MACS je vhodná pouze pro vzorky se vstupní infiltrací plazmatickými buňkami > 5 %. Pro nízce zastoupené populace buněk pak využíváme výhradně metodu fluorescencí aktivované separace FACS. Izolované plazmatické buňky jsou dále využívány pro molekulárně biologické studie, pro cytogenetická vyšetření a k proteinovým analýzám. Dále se v této práci zmiňujeme o úskalích, která souvisejí s výzkumem mnohočetného myelomu, některá z nich již umíme překonat, s jinými se zatím neúspěšně potýkáme.
In this paper, initial processing of biological material, cell separation algorithms and other procedures are discussed. For samples with initial infiltration of plasma cells > 5%, CD138 MicroBeads and Auto-Magnetic-Activated Cell Sorting program are used. Fluorescence-Activated Cell Sorting is used exclusively for cell populations with low-abundance; these samples are detected using fluorescently labeled antibodies only. Isolated plasma cells are further processed for molecular biological studies, for cytogenetics and protein analyses. Furthermore, this work examines the pitfalls of research related to multiple myeloma; some of them we have overcome, while the others are still problematic.
- Klíčová slova
- CD138, monoklonální gamapatie,
- MeSH
- banky biologického materiálu MeSH
- biomedicínský výzkum MeSH
- financování organizované MeSH
- kostní dřeň patologie MeSH
- lidé MeSH
- mnohočetný myelom diagnóza MeSH
- odběr biologického vzorku MeSH
- plazmatické buňky imunologie klasifikace MeSH
- průtoková cytometrie metody MeSH
- separace buněk MeSH
- syndekan-1 analýza MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
Nestin, marker multipotentních prekurzorových buněk, představuje významnou dynamickou strukturu, jejíž polymerizace/depolymerizace ovlivňuje intracelulární signalizaci a podílí se na řadě klíčových buněčných procesů, jako je proliferace, migrace a přežívání buněk. Předpokládá se, že nestin hraje centrální roli v procesu karcinogeneze. Nestin je považován za možný diagnostický a prediktivní indikátor malignity solidních nádorů a potenciální marker nádorových kmenových buněk. Překvapivě byl identifikován i ve zralých CD138+38+ plazmatických buňkách (PC) mnohočetného myelomu (MM). Exprese markeru kmenových/progenitorových buněk v maligních PC, které jsou považovány za terminálně diferencované, indikuje, že nestin by mohl hrát významnou roli v patologii MM.
Nestin, a marker of multipotent precursor cells, is an important dynamic structure; its polymerization/ depolymerization influences intracellular signaling and participates in key cell processes such as proliferation, migration and cell survival. It is presumed that nestin plays a central role in carcinogenesis. It is suggested that nestin might be a suitable diagnostic and prognostic indicator of malignancy and a potential marker of cancer stem cells. Unexpectedly, nestin has been identified in mature CD138+CD38+ plasma cells (PC) of multiple myeloma patients (MM). Expression of nestin, a marker of stem/progenitor cells, in malignant PC, that are considered to be terminally differentiated, indicates that nestin might play a unique role in pathology of MM.
- Klíčová slova
- flowcytometrie, iniciující buňky, myelomové kmenové buňky,
- MeSH
- financování organizované MeSH
- lidé MeSH
- mnohočetný myelom diagnóza metabolismus patofyziologie MeSH
- nádorové biomarkery MeSH
- plazmatické buňky MeSH
- proteiny intermediálních filament analýza fyziologie MeSH
- proteiny nervové tkáně analýza fyziologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
Multiple myeloma (MM) is an incurable plasma cell (PC) malignancy characterized by the accumulation of monoclonal PCs in the bone marrow. For deeper understanding of the molecular mechanisms involved in the development of this disease, the influence of microenvironment, or the prediction of response of tumor PCs to anti-MM treatment, it is possible to use modern technologies for genomic and proteomic analyses. Due to progress in instrumentation, one of the main tools of proteomic analysis is mass spectrometry in combination with chosen separation techniques. This review will provide a short survey of the most commonly used proteomic techniques and show examples of their applications in MM proteome studies.
