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网络方法鉴定 Pacer 为一种自噬蛋白,参与 ALS 的发病机制。

Network approach identifies Pacer as an autophagy protein involved in ALS pathogenesis.

机构信息

Center for Integrative Biology, Faculty of Science, Universidad Mayor, Camino la Piramide 5750, P.O.BOX 70086, Santiago, Chile.

Center for Genomics and Bioinformatics, Faculty of Science, Universidad Mayor, Camino la Piramide, 5750, Santiago, Chile.

出版信息

Mol Neurodegener. 2019 Mar 27;14(1):14. doi: 10.1186/s13024-019-0313-9.

Abstract

BACKGROUND

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a multifactorial fatal motoneuron disease without a cure. Ten percent of ALS cases can be pointed to a clear genetic cause, while the remaining 90% is classified as sporadic. Our study was aimed to uncover new connections within the ALS network through a bioinformatic approach, by which we identified C13orf18, recently named Pacer, as a new component of the autophagic machinery and potentially involved in ALS pathogenesis.

METHODS

Initially, we identified Pacer using a network-based bioinformatic analysis. Expression of Pacer was then investigated in vivo using spinal cord tissue from two ALS mouse models (SOD1 and TDP43) and sporadic ALS patients. Mechanistic studies were performed in cell culture using the mouse motoneuron cell line NSC34. Loss of function of Pacer was achieved by knockdown using short-hairpin constructs. The effect of Pacer repression was investigated in the context of autophagy, SOD1 aggregation, and neuronal death.

RESULTS

Using an unbiased network-based approach, we integrated all available ALS data to identify new functional interactions involved in ALS pathogenesis. We found that Pacer associates to an ALS-specific subnetwork composed of components of the autophagy pathway, one of the main cellular processes affected in the disease. Interestingly, we found that Pacer levels are significantly reduced in spinal cord tissue from sporadic ALS patients and in tissues from two ALS mouse models. In vitro, Pacer deficiency lead to impaired autophagy and accumulation of ALS-associated protein aggregates, which correlated with the induction of cell death.

CONCLUSIONS

This study, therefore, identifies Pacer as a new regulator of proteostasis associated with ALS pathology.

摘要

背景

肌萎缩侧索硬化症(ALS)是一种多因素致命性运动神经元疾病,目前尚无治愈方法。10%的 ALS 病例可以明确指出其遗传原因,而其余 90%则归类为散发性。我们的研究旨在通过生物信息学方法揭示 ALS 网络中的新联系,从而确定 C13orf18(最近被命名为 Pacer)为自噬机制的新组成部分,并可能参与 ALS 的发病机制。

方法

最初,我们使用基于网络的生物信息学分析来鉴定 Pacer。然后,我们使用两种 ALS 小鼠模型(SOD1 和 TDP43)和散发性 ALS 患者的脊髓组织在体内研究 Pacer 的表达。在使用鼠运动神经元细胞系 NSC34 的细胞培养中进行了机制研究。使用短发夹构建体实现 Pacer 的功能丧失。在自噬、SOD1 聚集和神经元死亡的背景下,研究了 Pacer 抑制的效果。

结果

使用无偏倚的基于网络的方法,我们整合了所有可用的 ALS 数据,以鉴定参与 ALS 发病机制的新的功能相互作用。我们发现 Pacer 与由自噬途径组成的 ALS 特异性子网络相关,自噬途径是该疾病中受影响的主要细胞过程之一。有趣的是,我们发现 Pacer 水平在散发性 ALS 患者的脊髓组织和两种 ALS 小鼠模型的组织中显著降低。在体外,Pacer 缺乏会导致自噬受损和 ALS 相关蛋白聚集体的积累,这与细胞死亡的诱导相关。

结论

因此,本研究将 Pacer 鉴定为与 ALS 病理学相关的新的蛋白质稳态调节剂。

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