Оскар Уайльд однажды определил охоту на лис как деятельность « невыразимого в погоне за невыразимым». Этт взгляд может отражать реакцию некоторых специалистов , работающих в масс-спектрометрических лабораториях на коллег нейробиологов, бросающихся с флаконом с безнадежно неадекватным количеством образца, полученного с большим трудом из из ткани , или, другими словами, из проекта нейропротеомики. Отметим, что несмотря на то, что некоторые нейробиологи отважились на протеомику, большинство нейробиологов еще не приняло протеомные подходы, а многие протеомные лаборатории не знают о пугающей сложности и ограниченном количестве образцов, полученных из нервных тканей. Несмотря на достижения чувствительности в масс-спектрометрии (МС), выход белка из нервных тканей часто является жестким ограничивающим фактором при рассмотрении количества материала, необходимого для протеомики.
Средневековые философы обсуждали вопрос о том, сколько ангелов можно найти на головке булавки. Учитывая, что уровни физиологической экспрессии многих нейронных белков находятся на уровне или ниже диапазона возможностей современного инструментария, и они происходят в тканевых или клеточных компартментах, которые буквально находятся в пределах диапазона размеров головки булавки, практикующие нейропротеомики могут чувствовать, что они возвращаются к этой старой философской головоломке. Действительно, первоначальные попытки протеомики нервной системы были сосредоточены на обильных компонентах в легко доступных моделях, таких как нейропептиды или белки цитоскелета в нейрона. Более поздние усилия варьируют от комплексной протеомной характеристики синаптических ансамблей млекопитающих до целенаправленной идентификации белков с критическими функциями в субклеточных доменах. Очевидно, что постоянные улучшения в разрешающей способности и чувствительности приборов в сочетании с творческим подходом к обогащению или очистке образцов позволяют протеомике вносить значительный вклад в нейронауку.
Центральная и периферическая неврные системы состоят из смесей различных типов клеток с запутанной архитектурой и связностью, что представляет серьезные проблемы с отбором проб и анализом. Эти проблемы обычно требуют разделения различных типов клеток , тем самым дополнительно ограничивая размер образца или пытаясь вывести специфические изменения типа клеток из лизатов тканей. Такое сопоставление различных типов и подтипов клеток и переплетенных цитоплазматических процессов нейронов и глиальных клеток представляет собой сложную задачу для протеомики различных типов нейрональных и глиальных клеток.
Ограничения клеточного состава нервной системы усугубляются необходимостью учитывать субклеточные домены. Вклад функционально различных субклеточных компартментов, вероятно, лучше всего иллюстрируется нейронами, которые проецируют аксоны и дендриты на большие расстояния от их клеточных тел, но отдельные субклеточные домены также очень важны для астроцитов, олигодендроглии и (потенциально) микроглии в клетках ЦНС и Шванновских клетках в периферической нервной системы ( ПНС, PNS). Дендриты - это постсинаптические ответвления , которые простираются на несколько миллиметров от тела нейрональных клеток (сома) диаметром примерно 20–100 микрон. Аксоны являются пресинаптическим отделом нейрона и могут распространяться от сантиметров у грызунов до более метра у крупных млекопитающих. Существуют, как известно , пространственные ограничения для передачи сигналов на очень большие расстояния, с помощью аксонов. Отметим и множественные влияния на восстановление нервной системы через регенерацию аксональных процессов.
Синаптическая область дендритных процессов была предметом многочисленных исследований, направленных на понимание протеома дендритных субдоменов и того, как идентифицированные белки и посттрансляционные модификации связаны с синаптической функцией и пластичностью. Это было вызвано отчасти эффективными методами выделения синаптосом и постсинаптической плотности из ЦНС, что резко контрастирует с ограниченными вариантами очистки для других подотделов нервных тканей.
Изменения в экспрессии генов и экспрессии белка долгое время были связаны с долгосрочной синаптической пластичностью. Ингибирование нейронального mTOR, инактивация которого, как правило, снижает общий синтез белка, также может увеличивать трансляцию специфических белков, таких как постсинаптический PARK7, который связан с болезнью Паркинсона. В этом случае протеомное исследование нормальных синаптических функций дает представление о новых ролях белков, ассоциированных с нейродегенерацией.
Глиальные клетки в ЦНС и ПНС представляют другой уровень гетерогенности и сложности. Эти клетки играют критическую функциональную роль в нервной системе, включая синаптическое созревание и функцию, целостность гематоэнцефалического барьера и миелинизацию. Интересно, что взаимодействие между субклеточными доменами олигодендроцитов или клеток Шванна с аксонами помогает создавать узлы Ранвье в ЦНС и ПНС, субклеточные домены вдоль аксонов, которые необходимы для ускоренных скоростей проводимости, которые миелин передает нейронам.Специализированные роли астроцитов в обеспечении антиоксидантной защиты соседних нейронов были изучены Pehar et al. ( 2016). Они наблюдали регуляцию нескольких метаболических и антиоксидантных путей на уровне экспрессии белка и ацетилирования лизина, что подразумевало посттрансляционную регуляцию. Подобно нейронам, все подтипы глии сильно поляризованы, что, несомненно, отражает уникальные функциональные домены глиальной цитоплазмы. Предшественники глиальных клеток также являются источником наиболее частых внутренних опухолей головного мозга. Злокачественные глиальные опухоли имеют исключительно плохой прогноз, и на протяжении многих лет лечение только продлевало время выживания.
Добавить комментарий