I ricercatori hanno mappato migliaia di piccole proteine nella corteccia frontale umana che non figurano nei database proteici standard. L’atlante, pubblicato su Nature Aging, rileva che molte di queste microproteine presentano livelli alterati nella malattia di Alzheimer e indica possibili ruoli nella regolazione genica e nella produzione di energia cellulare.
Le microproteine sono in genere composte da meno di 150 amminoacidi. Poiché sono corte e possono essere codificate all’interno o in prossimità di geni più grandi, i metodi e i database standard potrebbero non rilevarle o attribuirne l’attività a una proteina più nota.
Un’équipe guidata da Brendan Miller e Alan Saghatelian del Salk Institute for Biological Studies ha costruito un database di riferimento personalizzato utilizzando il sequenziamento dell’RNA di campioni di tessuto prelevati da 12 cervelli post mortem. Lo ha poi usato per esaminare i dati di spettrometria di massa di 610 campioni cerebrali, identificando inizialmente 4.321 microproteine. Oltre 3.000 non erano state catalogate nei database proteici standard sottoposti a revisione manuale.
I ricercatori hanno verificato questi risultati confrontandoli con i dati di profilazione dei ribosomi e hanno utilizzato uno strumento di deep learning per valutare le prove ottenute con la spettrometria di massa. Questo procedimento ha portato a individuare 1.067 microproteine non ancora sottoposte a revisione, per le quali vi sono solide prove della loro presenza nel cervello.
Confrontando i campioni di persone con e senza Alzheimer sintomatico, l’équipe ha trovato decine di microproteine con livelli alterati. Una microproteina derivata dal gene BCL3 era meno abbondante nei campioni con Alzheimer, mentre una associata a RAB3C era più abbondante. Nelle microglia coltivate in laboratorio, le due proteine sono rimaste stabili e hanno occupato posizioni specifiche all’interno delle cellule.
Circa metà delle microproteine sembrava essere regolata in modo indipendente dai geni più grandi in prossimità dei quali è codificata. In alcuni casi, i livelli di RNA delle microproteine cambiavano nella malattia di Alzheimer anche quando i livelli di RNA del gene principale correlato non cambiavano. I ricercatori hanno collegato questa separazione allo splicing alternativo, un processo in cui le cellule assemblano i segmenti di RNA in modi diversi, e hanno identificato schemi in prossimità dei siti di splicing che potrebbero contribuire a regolare il processo.
L’équipe ha inoltre esaminato una microproteina codificata da MKKS. Sebbene i database standard indichino una proteina più grande come prodotto principale del gene, i ricercatori hanno scoperto che nella corteccia frontale la microproteina era il prodotto prevalente di MKKS. I suoi livelli erano inferiori nei cervelli di persone con Alzheimer sintomatico e la sua attività era associata a geni coinvolti nei mitocondri, che producono energia all’interno delle cellule.
Nelle microglia di laboratorio, i ricercatori hanno usato CRISPR per rimuovere la sequenza di DNA che produce la microproteina MKKS senza alterare il gene principale. Durante uno stress test, le cellule modificate hanno consumato meno ossigeno, indicando che la microproteina contribuisce alla respirazione cellulare.
L’atlante indica inoltre microproteine prodotte da pseudogeni, sequenze genetiche spesso considerate inattive. Un candidato, derivato dallo pseudogene ACTBP7, ha modificato la distribuzione delle fibre strutturali quando è stato introdotto nelle microglia di laboratorio.
I risultati non dimostrano che i livelli alterati delle microproteine causino la malattia di Alzheimer. I cambiamenti potrebbero invece riflettere le risposte cellulari ai danni o variazioni nella regolazione. I ricercatori osservano inoltre che alcune proteine potrebbero essere presenti a livelli inferiori alle attuali soglie di rilevamento della spettrometria di massa e che per molte microproteine i percorsi di produzione devono ancora essere mappati.
Fonti: PsyPost.