PROTEOMIKA V MOLEKULÁRNÍ TOXIKOLOGII: IDENTIFIKACE POTENCIÁLNÍCH ČASNÝCH PROTEINOV ÝCH BIOMARKERŮ HEPATOKARCINOGENITY U KRYS

Význam tématu

Proteomika umožňuje odhalit molekulární změny v počátcích toxických a karcinogenních pochodů dříve než histopatologické metody.
Raná identifikace proteinových biomarkerů v játrech krys vystavených hepatokarcinogenu NNM by mohla zkrátit a zpřesnit toxikologické studie.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo monitorovat dynamiku jaterního proteomu u krys Wistar expozicí NNM ve vysoké dávce 20 mg kg−1 po sedmi týdnech s následnou osmnáctitýdenní regenerací.
Analýza proběhla v časových bodech jeden den, tři týdny a 25 týdnů od počátku expozice, aby se odhalily časné, subakutní i pozdní proteomické změny.

Použitá metodika a instrumentace

Dvourozměrná elektroforéza na gradientu pH 4–7 a následná separace SDS-PAGE v 10% gelu.
Fluorescenční barvení komplexním rutheniovým barvivem a skenování laserovým skenerem Molecular Imager FX.
Analýza proteinových skvrn kvantitativní software ProteomWeaver a identifikace pomocí MALDI TOF/TOF spektrometru Applied Biosystems 4700 Proteomics Analyzer.
NdYAG laser 355 nm, MS mód 20 kV, MS/MS mód 8 kV, kolizní energie 1 kV a databázové vyhledávání MASCOT ve Swiss-Prot.

Hlavní výsledky a diskuse

Po jednom dni expozice bylo detekováno 13 proteinů s více než 1,7násobně zvýšenou expresí patřících k redoxní regulaci a odpovědi na buněčný stres, například peroxiredoxin 2 a superoxid dismutáza.
Ve třetím týdnu se přidala výrazná deregulace energetického metabolismu, reflektovaná změnami pyruvátkinasy a fruktosa 1,6 bisfosfatasy.
Po 25 týdnech byla u nádorové tkáně potlačena apoptotická odpověď (kaspasa-8, Rho GDP inhibitor) a přetrvávala dysregulace klíčových metabolických enzymů.

Přínosy a praktické využití metody

Integrace 2DE a MS umožňuje citlivou detekci časných proteinových markerů karcinogenity, které unikají konvenčním histologickým a biochemickým testům.
Identifikované biomarkery mohou sloužit k optimalizaci a zkrácení standardních karcinogenových studií a snížení počtu pokusných zvířat.

Budoucí trendy a možnosti využití

Validace kandidátních biomarkerů v dalších modelech může vést k univerzálnímu panelu predikčních proteinů pro různé toxiny.
Vývoj kvantitativních proteomických technik a pokroky v bioinformatice umožní paralelní sledování stovek proteinů v reálném čase.

Závěr

Proteomický přístup odhalil specifické časné i pozdní změny proteomu jater krys vystavených hepatokarcinogenu NNM.
Metoda nabízí slibný nástroj pro včasné odhalení toxických a karcinogenních účinků chemických látek a doplňuje tradiční testovací strategie.

Reference

• Bandara LR a Kennedy S Drug Discovery Today 7, 411 (2002)
• MacGregor JT et al Fundam Appl Toxicol 26, 156 (1995)
• Görg A a Weiss W Proteome Research Two Dimensional Gel Electrophoresis and Identification Methods kap 4, 57 (2000)
• Medzihradszky KF et al Anal Chem 72, 552 (2000)
• Yergey AL et al J Am Soc Mass Spectrom 13, 784 (2002)