l'approccio proteomico per lo neurodegenerative · 16/03/2018 1 l'approccio proteomico...
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16/03/2018
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L'approccio proteomico per lo
studio delle malattie
neurodegenerative
Pavia, 16 marzo 2018
Tiziana Alberio
La complessità delle malattie
neurodegenerative
…the etiologies for which
remain unknown……remains unclear…
…the molecular basis of this
neurodegenerative disorder is
unclear…
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L’esempio di Parkinson e SLA
Sporadic PD
85%
Familial PD
15%
Gene
Transcript
Protein
Alternate Transcripts
Isoforms
Gene 2
Transcript 2
Protein 2proteoforms
Un sistema complesso……è regolato da relazioni non lineari
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Risultanti vs Proprietà emergenti
Risultanti vs Proprietà emergenti
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Le patologie multifattoriali
Il Proteoma è un’immagine biochimica
del fenotipo
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Le tappe fondamentali della
(post)genomica
• 1992: Kary Mullis inventa la PCR
• 1992: nasce internet e il WWW
• 1994: nasce la Proteomica
• 2001: il Genoma umano
• 2002: il consorzio Uniprot
• 2014: il Proteoma umano
Human Proteome Project HPP
Mission
By characterizing all 20,300 genes of the known genome,
the Human Proteome Project will generate the map of the
protein based molecular architecture of the human body and
become a resource to help elucidate biological and molecular
function and advance diagnosis and treatment of diseases.
C-HPPC-HPP
B/D-HPPB/D-HPP
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Human Proteome Project HPP
C/HPP
Shotgun proteomics: workflow
facoltativo
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Metodo deduttivo o induttivo?
Metodo deduttivo o induttivo?
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Perché l’approccio induttivo oggi?
• Cosa osservare: tutto!
• Approcci globali in grado di osservare anche quando mai osservato prima
• Infiniti casi empirici…
• Big data approssimano all’infinito
• Ogni induzione non può che restare una congettura…
• Modello statistico per attribuire una False Discovery Rate ad ogni congettura
La validazione in proteomica
Alberio T, Fasano M. J Biotechnol. 2011
PMID: 21925549
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Un esempio…alterata omeostasi della
dopamina
Dopaminergic
neuron
Un esempio…alterata omeostasi della
dopamina
Neurone
dopaminergico
SH-SY5Y
� Bassa attività
VMAT2
� Buona attività
DAT
↑ [DA]cito
↑espressione di
αsyn
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Verifica dell’ipotesi
Alberio et al., FEBS J, 2010
PMID: 20977677
Un’altra opportunità: l’interattomica
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Un’altra opportunità: l’interattomica
Malty et al., Cell Systems, 2017
PMID: 29128334
Interpretare i risultati: systems biology
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Interpretare i risultati: systems biology
Interpretare i risultati: systems biology
Over-representation analysis
ORA
Protein Networks
Gene Set
Enrichment
Analysis (GSEA)
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Interpretare i risultati: systems biology
Fasano et al., Expert Rev Proteomics.
2016. PMID: 27477319
Interpretare i risultati: meta-analisi
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Interpretare i risultati: meta-analisi
MPP+ - Enriched network analysis
1- aggiungere nodi
2- aggiungere dati
Centrality of HSPD1
Synapse is impaired
1
2
Monti et al., Front Cell Neurosci. 2015
PMID: 25698928
Meccanismi malattia-specifici o comuni?
Monti et al., Mol Neurobiol. 2018
PMID: 28004338
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Meccanismi malattia-specifici o comuni?
Comuni a tutte: apoptosis (and NF-kB…)
Comuni PD/SLA: protein localization to endoplasmic
reticulum; DNA damage response; Nuclear-transcribed
mRNA catabolic process, nonsense-mediated decay…
PD specifiche:
Biomarkers
• Uno o un panel?
• Quale tessuto?
• Analisi dei dati?
• Perché?
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Biomarkers
Geyer et al., Molecular Systems Biology, 2017
PMID: 28951502
An example
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Biomarkers
Grazie per
l’attenzione…
FasanoLab
University of Insubria, Busto A. (VA)