Роль клеточных «мусорных баков» в понимании болезней

Исследование клеточных «отходов» — деградирующих белков — может дать уникальную информацию о работе клеток при заболеваниях, которую не видно при стандартном анализе белков (протеомике). Группа доктора Ифат Мербль из Института науки Вейцмана разработала систему для такого анализа, применив её к иммунным клеткам пациентов с аутоиммунным заболеванием. Они обнаружили характерную сигнатуру, которая предлагает новое понимание причин болезни и может привести к улучшению диагностики.

Около 70% белков в организме расщепляются протеасомами — клеточными комплексами, отвечающими за деградацию и рециклинг. Среди них — короткоживущие белки, crucial для функций клетки (например, для иммунного ответа), которые часто упускаются в стандартных протеомных исследованиях.

«Стандартная протеомика — это как пытаться понять образ жизни людей по снимкам их дома. А анализ клеточного "мусора" расскажет, что они едят, какие лекарства принимают и где были. Так мы смогли охарактеризовать болезнь на уровне активности клеток и оборота белков», — объясняет доктор Мербль.

Новый метод: MAPP

Ключом к успеху стал метод изоляции протеасом из клеток вместе с пептидами, захваченными в процессе деградации. Команда извлекла протеасомы из белых кровяных клеток (лейкоцитов) пациентов с системной красной волчанкой (SLE) и здоровых доноров, выделила пептиды и проанализировала их с помощью масс-спектрометрии. Метод назвали MAPP (Mass spectrometry Analysis of Proteolytic Peptides).

«Ключевое преимущество MAPP — возможность извлекать информацию об аномальных процессах даже из очень малого количества биологического материала, что делает метод потенциально клинически применимым», — отмечает Хила Вольф-Леви, первый соавтор исследования, опубликованного в Nature Biotechnology.

Профиль MAPP у пациентов с волчанкой чётко отличался от профиля здоровых людей. Стандартные протеомные тесты такого разделения не показали.

Новый взгляд на волчанку

Самой заметной находкой стало повышенное содержание в протеасомах пациентов белков семейства гистонов. Гистоны обычно находятся внутри клетки, но при аутоиммунных заболеваниях могут в избытке появляться вне её.

Существующая теория предполагает, что при волчанке избыток гистонов попадает в кровь из-за гибели лейкоцитов, и иммунная система атакует их как чужеродные. Однако новые данные указывают на более раннее событие внутри самих лейкоцитов.

«Мы считаем, что в лейкоцитах пациентов происходит аномальная деградация гистонов. Затем эти пептиды могут выноситься на поверхность клетки, как "флажки", и ошибочно распознаваться иммунной системой как антигены», — говорит доктор Мербль.

Перспективы метода

Исследование проводилось на жидких биопсиях из стандартных образцов крови пациентов. Если дальнейшие работы подтвердят уникальность обнаруженной сигнатуры для волчанки, такой тест может найти применение в клинических лабораториях.

Метод MAPP открывает возможности для изучения множества заболеваний, связанных с повреждением белков и работой протеасомной системы — от рака и иммунотерапии до фундаментальных исследований регуляции белков.