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Doenças neurodegenerativas são doenças devastadoras, com pouca ou nenhuma opção de tratamento disponível. Entre estes, a esclerose lateral amiotrófica (ela) e a doença de Parkinson (PD) são particularmente terrível. Aproximadamente 90% dos casos de ALS e PD são considerados esporádicos, ocorrendo sem histórico familiar da doença, enquanto os restantes casos funcionar nas famílias e geralmente estão ligados a um gene específico mutação1,2. Curiosamente, ambos destas doenças estão associados com a proteína mislocalization e agregação de3,4,5,6. Por exemplo, fundido em sarcoma de (FUS) e proteína de ligação a DNA TAR 43 (TDP-43) são proteínas de ligação de RNA que mislocalize para o citoplasma e agregam em ALS7,8,9,10, 11,12, enquanto α-synuclein é o componente do princípio de agregados proteicos denominados corpos de Lewy em PD5,13,14,15.
Apesar dos esforços de associação ampla de genoma-largo em grandes populações de pacientes, a esmagadora maioria dos casos de ALS e PD permanecem inexplicável geneticamente. Pode epigenética desempenham um papel na doença neurodegenerativa? Epigenetics compreende alterações na expressão gênica que ocorrem sem alterações de sequência de DNA subjacente16. Um mecanismo epigenético principal envolve as modificações borne-translational (PTMs) de histona proteínas16. Em células eucarióticas, material genético é fortemente envolvido na cromatina. A unidade básica da cromatina é a nucleossoma, composto por 146 pares de bases de DNA enrolado ao redor de um octamer de histona, composto por quatro pares de histonas (duas cópias de cada das histonas H2A, H2B, H3 e H4)17. Cada histona tem a cauda do N-terminal que se projeta fora do nucleossoma e pode ser modificada pela adição de várias partes de químicas, normalmente em resíduos de lisina e arginina18. Estes PTMs são dinâmicas, o que significa que eles podem ser facilmente adicionados e removidos e incluem grupos como fosforilação, metilação e acetilação. PTMs controlar a acessibilidade do DNA para a maquinaria transcricional e contribuindo assim para controle de expressão de gene18. Por exemplo, a acetilação da histona reduz a força da interação eletrostática entre a proteína histona altamente básica e o backbone de DNA carregado negativamente, permitindo que os genes embalados por histones acetificados para ser mais acessível e, portanto, altamente expresso19. Mais recentemente, a notável especificidade biológica de histona particular PTMs e suas combinações levou o histona código hipótese20,21 na quais proteínas que escrever, apagar e ler PTMs de histona todos agem em conjunto para Module a expressão gênica.
O fermento é um modelo muito útil para estudar a neurodegeneração. Importante, muitos caminhos celulares neuronais são conservados de levedura para seres humanos22,23,24. Levedura recapitular fenótipos de citotoxicidade e inclusões de proteína com superexpressão de FUS, TDP-43 ou α-synuclein22,23,24,25,26. Na verdade, modelos de Saccharomyces cerevisiae de ALS já foram usados para identificar fatores de risco genéticos em seres humanos27. Além disso, o fermento superexpressão α-synuclein humana permitida a caracterização da rede Rsp5 como um destino druggable para amenizar a toxicidade de α-synuclein em neurônios28,29.
Aqui, descrevemos um protocolo explorando Saccharomyces cerevisiae para detectar alterações no genoma-largo do histone PTM associadas com proteinopathies neurodegenerativas (Figura 1). O uso de S. cerevisiae é altamente atraente por causa de sua facilidade de uso, baixo custo e a velocidade em comparação com outros modelos in vitro e animais de neurodegeneração. Aproveitamento anteriormente desenvolvido ALS e PD modelos22,23,25,26, podemos ter overexpressed humana FUS, TDP-43 e α-synuclein em levedura e mudanças PTM descobertos histona distintas ocorrem em conexão com cada proteinopathy30. O protocolo que descrevemos aqui pode ser concluído em menos de duas semanas de transformação para análise de dados.