Ludzki mózg może skrywać znacznie więcej białek, niż dotąd uwzględniały ich standardowe katalogi. Naukowcy stworzyli atlas ponad tysiąca mikroprotein wykrytych z wysoką pewnością w ludzkiej korze czołowej. Część z nich występowała w innych ilościach u osób z chorobą Alzheimera. Jedna szczególnie zainteresowała badaczy, ponieważ wydaje się mieć znaczenie dla działania mitochondriów w komórkach odpornościowych mózgu.
Odkrycie nie oznacza, że znaleziono nową przyczynę choroby Alzheimera ani tym bardziej sposób jej leczenia. Pokazuje jednak, jak wiele może jeszcze brakować w naszym obrazie ludzkiego mózgu.
Badanie ukazało się 14 września w czasopiśmie Nature Aging, a dwa dni później opisało je Nature. Naukowcy przeanalizowali ponad 600 pośmiertnych próbek kory czołowej pochodzących od osób z chorobą Alzheimera i bez niej. Wykorzystali m.in. spektrometrię mas, dane dotyczące RNA oraz metody uczenia maszynowego.
Efekt? W materiale zidentyfikowano tysiące kandydatów na mikroproteiny. Po dodatkowej analizie 1067 z nich otrzymało mocne potwierdzenie w danych spektrometrycznych i nie figurowało w przeglądanej części UniProtKB/Swiss-Prot, jednego z podstawowych katalogów białek.
Białka tak małe, że łatwo je przeoczyć
Mikroproteiny są dokładnie tym, co sugeruje ich nazwa – wyjątkowo małymi produktami translacji. W tym badaniu naukowcy przyjęli granicę do 150 aminokwasów. Dla porównania wiele dobrze poznanych ludzkich białek liczy ich setki, a niektóre tysiące.
Rozmiar ma tutaj znaczenie. Przez lata badania genomu i proteomu koncentrowały się przede wszystkim na dobrze poznanych, klasycznych genach kodujących białka. Krótkie fragmenty DNA zdolne do kodowania niewielkich peptydów i białek łatwiej było pominąć albo uznać za nieistotne. Również standardowe techniki badania białek mają problemy z ich wykrywaniem.
Sytuację zmienia połączenie coraz dokładniejszej spektrometrii mas z analizą genomu, RNA i metodami obliczeniowymi. Naukowcy zaczynają dzięki temu zaglądać do części ludzkiego proteomu, która przez długi czas pozostawała słabo opisana.
Jeden ślad prowadzi do komórek odpornościowych mózgu
Najbardziej interesujący fragment nowych badań dotyczy mikroproteiny o długości zaledwie 63 aminokwasów, kodowanej w obrębie genu MKKS. Jej poziom był obniżony w próbkach mózgów osób z chorobą Alzheimera.
Badacze poszli o krok dalej i przeprowadzili eksperymenty na mikrogleju. To komórki odpornościowe obecne w ośrodkowym układzie nerwowym, które m.in. reagują na uszkodzenia i pomagają usuwać niepożądane substancje.
Gdy naukowcy wyłączyli produkcję mikroproteiny związanej z MKKS, zaburzyli oddychanie mitochondrialne tych komórek, czyli proces kluczowy dla wytwarzania energii. Wynik sugeruje więc, że przynajmniej niektóre z nowo opisanych mikroprotein nie są przypadkowymi produktami aktywności genomu, lecz mogą pełnić konkretne funkcje biologiczne.
Nie wiadomo jednak, czy zmiana poziomu tej mikroproteiny jest przyczyną procesów związanych z chorobą Alzheimera, ich skutkiem, czy jedynie z nimi współwystępuje. Sam atlas również nie mówi jeszcze, co robi większość znalezionych mikroprotein. Autorzy udostępnili dane właśnie po to, aby inne zespoły mogły to sprawdzać.
Nowa mapa nieznanej części mózgu
Znaczenie pracy może więc wykraczać poza samą chorobę Alzheimera. Powstała swoista mapa obszaru biologii człowieka, który dopiero zaczynamy poznawać.
To ważne również z punktu widzenia medycyny. Białka są podstawą działania komórek, a jednocześnie należą do najważniejszych celów współczesnych leków. Jeżeli katalog ludzkich białek jest niepełny, istnieje możliwość, że pomijamy cząsteczki uczestniczące w procesach związanych ze starzeniem i chorobami.
