Biochemistry, Biophysics, and Structural Biology Commons^™

การวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของโปรตีโอมและอินเทอแรกโตมเพื่อค้นหาสารบ่งชี้สำหรับโรคออทิซึมสเปกตรัม, ฉัตรระวี พิชิตพันธ์พงศ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบัน ออทิซึมสเปกตรัม (Autism spectrum disorder, ASD) ยังคงเป็นโรคที่ยังคงไม่ทราบกลไกระดับโมเลกุล แน่ชัด ยีนและโปรตีนที่เคยมีการรายงานการแสดงออกผิดปกติไปในผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมมีความสามารถในการทำซ้ำ (Reproducibility) ต่ำหรืออาจไม่มีเลย ซึ่งน่าจะมาจากความหลากหลายของอาการแสดงของผู้ป่วย จากการศึกษาล่าสุด แสดงให้เห็นว่าการจัดกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมออกเป็นกลุ่มย่อยตามความรุนแรงของลักษณะทางคลินิกสามารถช่วยในการระบุยีนและกลไกที่ผิดปกติไปในกลุ่มย่อยของผู้ป่วย อย่างไรก็ตาม การแบ่งกลุ่มผู้ป่วยเป็นกลุ่มย่อยตามความรุนแรงของลักษณะทางคลินิกใน ออทิซึมสเปกตรัมยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการค้นหาโปรตีน Biomarker ที่เกี่ยวข้องกับออทิซึมสเปกตรัม ในการศึกษาครั้งนี้ ผู้วิจัยทำการวิเคราะห์โดยการแบ่งกลุ่มผู้ป่วยจำนวน 85 รายออกเป็นกลุ่มย่อยทางคลินิกตามคะแนน ADI-R และทำการวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของยีนในออทิซึมสเปกตรัมในแต่ละกลุ่มย่อยเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมคนปกติที่อายุใกล้เคียงกันและเพศเดียวกันกับผู้ป่วย (Sex/age-matched control) ซึ่งสามารถระบุยีนที่มีการแสดงออกผิดปกติ (Differentially expressed genes, DEGs) ในออทิซึมสเปกตรัม นอกจากนี้ ผู้วิจัยได้ทำการวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของโปรตีโอมจากเซลล์ไลน์เม็ดเลือดขาว (Lymphoblastoid cell lines,LCLs) ด้วยเทคนิค Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D-PAGE) ร่วมกับ Nano-liquid chromatography-tandem mass spectrometry (Nano-LC-MS/MS) รายชื่อของโปรตีนที่มีการแสดงออกผิดปกติไปอย่างมีนัยสำคัญที่ได้จากการวิเคราะห์ถูกนำมาเปรียบเทียบกับ DEGs และผลการวิเคราะห์ Meta-analysis ของโปรตีนและโปรตีโอมในการศึกษาก่อนหน้า หน้าที่ทางพยาธิสภาพที่มีความเกี่ยวข้องกับโปรตีนถูกวิเคราะห์โดยโปรแกรม Ingenuity Pathway Analysis (IPA) และได้ทำการคัดเลือกโปรตีนที่น่าสนใจมาทำการตรวจสอบโดยใช้ Western blot analysis จากการศึกษาครั้งนี้พบว่าผลการวิเคราะห์การแบ่งกลุ่มผู้ป่วยออกเป็นกลุ่มย่อยทางคลินิกตามคะแนน ADI-R สามารถแบ่งผู้ป่วยออกเป็น 4 กลุ่มย่อย ซึ่งพบว่าหนึ่งในกลุ่มนั้น เป็นกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมที่มีความบกพร่องทางภาษารุนแรง จากผลวิเคราะห์รูปแบบ ทรานสคริปโตมของเซลล์ไลน์เม็ดเลือดขาว พบว่ามีจุดโปรตีนจำนวน 82 จุดที่มีการแสดงออกผิดปกติไปอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมที่มีความบกพร่องทางภาษารุนแรง และได้ทำการคัดเลือก 18 จุดโปรตีนจากทั้งหมดมาวิเคราะห์ชนิดของโปรตีนโดยเทคนิค Nano-LC-MS/MS ซึ่งพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับการทำงานของระบบประสาทและกระบวนการอักเสบ จากการศึกษานี้พบว่าจากโปรตีนทั้งหมด การแสดงออกของ Isocitrate dehydrogenase (IDH2) และ Diazepam binding inhibitor (DBI) ลดลงในออทิซึมสเปกตรัม ซึ่งโปรตีนเหล่านี้ยังพบการแสดงออกผิดปกติในการวิเคราะห์ Meta-analysis ของทรานสคริปโตมและโปรตีโอมร่วมด้วย การแบ่งกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมออกเป็นกลุ่มย่อยทางคลินิกตามด้วยการวิเคราะห์ทรานสคริปโตมและโปรตีโอมแบบบูรณาการร่วมกัน ทำให้การศึกษานี้สามารถระบุโปรตีนที่มีการแสดงออกผิดปกติไปอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มย่อยของออทิซึมสเปกตรัมที่มีความบกพร่องทางภาษาอย่างรุนแรง ซึ่งโปรตีนเหล่านี้อาจทำหน้าที่เป็นตัวแทนในการช่วยระบุกลไกทางโมเลกุลของออทิซึมสเปกตรัมในอนาคต ตลอดจน อาจพัฒนาไปเป็น …

Characterization Of Quorum-Quenching Lactonases And Plp-Dependent Aminotransferases: Structure, Mechanism And Alternative Turnover, Romila Nina Mascarenhas

Dissertations

Cell-to-cell communication by bacteria is essential for the regulation of gene expression important in colonization, biofilm formation, virulence and other processes. This communication is called "quorum-sensing" and is mediated by small molecules called autoinducers. One major class of autoinducers used by gram-negative bacteria is N-acyl homoserine lactones (AHL's). Enzymes capable of disrupting this communication are called "quorum-quenching" catalysts and have proven to be invaluable biochemical tools for understanding quorum-sensing pathways. Quorum-quenching enzymes hold promise for application in anti-biofouling, agriculture, aquaculture, bioremediation and other synthetic biology settings. However, the mechanisms that these enzymes use to recognize and process their substrates are …

Evolution Of The Kinetics And Dynamics Of Heme-Crevice Loop Regulating Chemistry In Human Cytochrome C, Shiloh M. Nold

Graduate Student Theses, Dissertations, & Professional Papers

Cytochrome c, cytc, is a metalloprotein that plays primary roles in electron transport and intrinsic apoptotic pathways. Much of the chemistry that cytc is involved with is regulated by a highly conserved region known as the heme crevice loop, consisting of residues 70-85. Only three of these residues (those at positions 81, 83 and 85) are not universally conserved within the evolutionary timeline. Here I look to elucidate possible evolutionary roles for several of the key residues known to be important in regulating heme chemistry of cytc.

I first address the role that lysine …

The Human Mitochondrial Chaperonin: It Takes Two Single-Rings To Tango, Adrian Sergio Enriquez

Open Access Theses & Dissertations

The human mitochondrial chaperonin is a macromolecular machine that catalyzes the proper folding and assembly of newly imported mitochondrial proteins into their biologically active state. It is composed of two proteins from the highly conserved heat shock protein family, hsp10 and hsp60, that assemble into large oligomeric complexes responsible for mediating the folding of non-native polypeptides in an ATP dependent manner. In addition to its innate role in protein folding, human mitochondrial hsp60 has been implicated in numerous moonlighting cellular activities that have been linked to diseases conditions such as cancer and neurodegeneracy. In light of its cellular importance, the …

Metagomics: A Web-Based Tool For Peptide-Centric Functional And Taxonomic Analysis Of Metaproteomics Data, Michael Riffle, Damon H. May, Emma Timmins-Schiffman, Molly P. Mikan, Daniel Jaschob, William S. Noble, Brook L. Nunn

OES Faculty Publications

Metaproteomics is the characterization of all proteins being expressed by a community of organisms in a complex biological sample at a single point in time. Applications of metaproteomics range from the comparative analysis of environmental samples (such as ocean water and soil) to microbiome data from multicellular organisms (such as the human gut). Metaproteomics research is often focused on the quantitative functional makeup of the metaproteome and which organisms are making those proteins. That is: What are the functions of the currently expressed proteins? How much of the metaproteome is associated with those functions? And, which microorganisms are expressing the …

Beyond Zar: The Use And Abuse Of Classification Statistics For Otolith Chemistry, C. M. Jones, M. Palmers, J. J. Schaffler

OES Faculty Publications

Classification method performance was evaluated using otolith chemistry of juvenile Atlantic menhaden Brevoortia tyrannus when assumptions of data normality were met and were violated. Four methods were tested [linear discriminant function analysis (LDFA), quadratic discriminant function analysis (QDFA), random forest (RF) and artificial neural networks (ANN)] using computer simulation to determine their performance when variable-group means ranged from small to large and their performance under conditions of typical skewness to double the amount of skewness typically observed. Using the kappa index, the parametric methods performed best after applying appropriate data transformation, gaining 2% better performance with LDFA performing slightly better …

Frontiers In Otolith Chemistry: Insights, Advances And Applications, B. D. Walther, K. E. Limburg, C. M. Jones, J. J. Schaffler

OES Faculty Publications

The rapid proliferation of publications employing chemical assays of fish hard parts, and otoliths in particular, has led to many novel insights into the migration patterns, life history strategies and mixed stock dynamics of fishes across the globe (Campana et al., 2000; Elsdon et al., 2008; Walther & Limburg, 2012). These insights include uncovering diverse migratory strategies within species and populations (Kerr et al., 2009; Hogan et al., 2014; Schoen et al., 2016), quantifying rates of mixing among stocks across management boundaries (Rooker et al., 2008; Walther & Thorrold, 2010) and estimating the relative …