人間の大脳基底核の解剖学的特性化：線条体と球状のpallidusに焦点を当てる

背景：大脳基底核（BG）は、運動活動の協調と統合に関与する皮質下核の複雑なネットワークです。これらの独立した解剖学的構造は機能的に関連していますが、各孤立した核に存在するプロテオームはほとんど未踏のままです。BGプロテオームを大規模な形式で分析するために、解剖学的に定義された核とタンパク質/ペプチドクロマトグラフィー分別戦略の分離を組み合わせた多次元分別アプローチを使用しました。 結果：このワークフローを使用して、1681のタンパク質が尾状核（CN）に位置し、1329年、1419年、1419年、内側球体（GPI）、および1480が横方向の球状にある1681のタンパク質が尾状核（CN）、1419で1681個のタンパク質が位置していた中で、このワークフローを使用して、プロテオーム発現プロファイルを取得しました。pallidus（GPE）、BGリファレンスプロテオームを2979ユニークの深さまで確立するタンパク質。タンパク質相互作用マッピングは、線条体および淡胞性構造における一般的なタンパク質の重要なクラスタリングを強調し、酸化的リン酸化、タンパク質分解、神経栄養シグナル伝達経路に寄与しました。シリコ分析では、5-ヒドロキシトリプタミン分解、シナプス小胞輸送、およびドーパミン、メタボトロピックグルタミン酸、ムスカリン性アセチルコリン受容体経路を強調する線条体および淡胞子構造で表される特定の経路を強調しました。追加のバイオインフォマティック分析では、次のことが明らかになりました。i）同定されたタンパク質のほぼ4％が以前に神経変性症候群に関連していたこと、ii）タンパク質セットの11％がシナプス末端に局在する傾向があり、iii）同定されたタンパク質の20％も脳脊髄に局在していました流体（CSF）。 結論：全体として、BGの解剖学的プロトームプロファイリングは、ヒト脳トランスクリプトームの解剖学的アトラスを補完し、BGの分子基盤と運動障害の病因に関する知識を高めます。

BACKGROUND: The basal ganglia (BG) are a complex network of subcortical nuclei involved in the coordination and integration of the motor activity. Although these independent anatomical structures are functionally related, the proteome present in each isolated nucleus remains largely unexplored. In order to analyse the BG proteome in a large-scale format, we used a multi-dimensional fractionation approach which combines isolation of anatomically-defined nuclei, and protein/peptide chromatographic fractionation strategies coupled to mass spectrometry. RESULTS: Using this workflow, we have obtained a proteomic expression profile across striatum and globus pallidus structures among which 1681 proteins were located in caudate nucleus (CN), 1329 in putamen, 1419 in medial globus pallidus (GPi), and 1480 in lateral globus pallidus (GPe), establishing a BG reference proteome to a depth of 2979 unique proteins. Protein interactome mapping highlighted significant clustering of common proteins in striatal and pallidal structures, contributing to oxidative phosphorylation, protein degradation and neurotrophin signalling pathways. In silico analyses emphasized specific pathways represented in striatal and pallidal structures highlighting 5-hydroxytryptamine degradation, synaptic vesicle trafficking, and dopamine, metabotropic glutamate and muscarinic acetylcholine receptor pathways. Additional bioinformatic analyses also revealed that: i) nearly 4% of identified proteins have been previously associated to neurodegenerative syndromes, ii) 11% of protein set tends to localize to synaptic terminal, and iii) 20% of identified proteins were also localized in cerebrospinal fluid (CSF). CONCLUSIONS: Overall, the anatomo-proteomic profiling of BG complements the anatomical atlas of the human brain transcriptome, increasing our knowledge about the molecular basis of the BG and the etiology of the movement disorders.