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Comparative proteome analysis reveals differential regulation of glycolytic and antioxidant enzymes in cortex and hippocampus exposed to short-term hypobaric hypoxia.

比較のプロテオーム分析は、短期低比重の低酸素にさらされる皮質と海馬で解糖および抗酸化剤酵素の差別的な調節を明らかにする。

Published date

2013-1-9

Author

Narendra Kumar Sharma, Niroj Kumar Sethy, Kalpana Bhargava

Affiliation

Peptide and Proteomics Division, Defence Institute of Physiology and Allied Sciences, Defence Research and Development Organization, Lucknow Road, Timarpur, Delhi-110 054, INDIA.

Abstract

Hypoxia is one of the major stressors at high altitude. Exposure to hypobaric hypoxia induces several adverse consequences to the structural and functional integrity of brain. In an attempt to understand the proteome modulation, we used 2-DE coupled with MALDI-TOF/TOF for cortex and hippocampus exposed to short-term temporal (0, 3, 6, 12 and 24h) hypobaric hypoxia. This enabled us in the identification of 88 and 73 hypoxia responsive proteins in cortex and hippocampus respectively. We further compared the proteomes of both the regions and identified 37 common proteins along with 49 and 32 specific proteins for cortex and hippocampus respectively. We observed significant up-regulation of glycolytic enzymes like Gapdh, Pgam1, Eno1 and malate-aspartate shuttle enzymes Mdh1 and Got1in cortex as compared to hippocampus deciphering efficient use of energy producing substrates. This was coupled with concomitant increase in expression of antioxidant enzymes like Sod1, Sod2 and Pebp1 in cortex to neutralize the hypoxia-induced reactive oxygen species (ROS) generation. Our comparative proteomics studies demonstrate that efficient use of energy generating pathways in conjugation with abundance of antioxidant enzymes makes cortex less vulnerable to hypoxia than hippocampus.

 

低酸素は、高地の主要ストレス要因の1つである。
低比重の低酸素への露出は、脳の構造および機能的な健全性に、いくつかの悪い結果を誘導する。
プロテオーム調節を理解しようとして、我々は短期側頭部の(0、3、6、12と24時間)低比重の低酸素にさらされる皮質と海馬のためにMALDI-TOF/TOFに結合する2-DEを使用した。
これは、それぞれ皮質と海馬で88と73の低酸素に反応するタンパク質の同定で、我々に許可を与えた。
我々は、更に両方の地方のプロテオームを比較して、それぞれ皮質と海馬のために49と32の特異蛋白質に加えて、37の一般のタンパク質を特定した。
我々は、Gapdh、Pgam1、Eno1とリンゴ酸塩-アスパラギン酸塩の様な糖分解酵素の有意のアップレギュレーションがエネルギー生成基質の効率的利用を解読している海馬と比較すると酵素Mdh1とGot1in皮質を往復させるのを認めた。
これは、低酸素によって誘発された活性酸素種(ROS)生成を中和するために、皮質でSod1、Sod2とPebp1の様な抗酸化体酵素の発現の付随する増加に結合した。
我々の比較のプロテオミクス研究は、豊富な抗酸化体酵素で抱合で経路を生成しているエネルギーの効率的利用が皮質を海馬より低酸素に弱くしないことを証明する。


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