Az extracelluláris mátrix proteombeli eltéréseinek szerepe a multifaktoriális, inflammációs betegségek patomechanizmusában  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
116992
típus PD
Vezető kutató Groma Gergely
magyar cím Az extracelluláris mátrix proteombeli eltéréseinek szerepe a multifaktoriális, inflammációs betegségek patomechanizmusában
Angol cím The role of extracellular matrix proteome alterations in the pathomechanism of multifactorial inflammatory diseases
magyar kulcsszavak extracelluláris mátrix, proteomika, sejt-mátrix interakciók és szignalizáció, inflammáció, psoriasis
angol kulcsszavak extracellular matrix, proteomics, cell-matrix interactions and signalling, inflammation, psoriasis
megadott besorolás
Immunológiai betegségek biológiai alapjai (pl. autoimmunitás) (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)100 %
zsűri Immun-, Tumor- és Mikrobiológia
Kutatóhely Bőrgyógyászati és Allergológiai Klinika (Szegedi Tudományegyetem)
projekt kezdete 2015-09-01
projekt vége 2018-08-31
aktuális összeg (MFt) 8.940
FTE (kutatóév egyenérték) 2.40
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

A pikkelysömör egy krónikus gyulladásos bőrbetegség, amely a populáció 2-3%-át érinti. Már a betegek tünetmentes bőrterületei is különböző molekuláris eltéréseket hozdoznak magukban, melyek külső-belső tényezők hatására a betegség kialakulásához vezethetnek. Patológiás körülmények között a tünetmentes és tünetes bőrterületeken megváltozhat bizonyos fehérjék oldékonysága, a fehérje mennyiségi változása nélkül is. Ezek a változások egy kevésbé komplex, de éppolyan lényeges szövetrész, az extracelluláris mátrix (ECM) vizsgálatával feltárhatók. Ezen fehérjék tanulmányozásával információkat nyerhetünk az intracelluláris folyamatokról is normál és patológiás körülmények között. A vizsgálat célja az ECM fehérjeszintű elváltozásainak vizsgálatával új potenciális terápiás targetek azonosítása a következő módszerekkel: 1) oldékonyság-alapú szekvenciális fehérje extrakció egészséges, pszoriázisos tünetmentes és tünetes bőrmintákból, ezt követően magas pH-jú kromatográfiával való frakcionálás, és fehérje azonosítás folyadékkromatográfiával kapcsolt tandem tömegspektrometriával 2) fehérje hálózat létrehozása, interakciós csomópontok keresése céljából bioinformatikai módszerekkel, amely a psoriasis patomechanizmusához kapcsolódó potenciális target fehérjék azonosításához vezethet 3) a három „bőrtípusban” azonosított target fehérjék várható mennyiségbeli különbségeinek validálása immunoblot analízissel és immunfestéssel 4) a target fehérjék további vizsgálata in vitro a bőr releváns sejtkultúráival és in vivo pszoriázisos és azonosított targert fehérje deficiens kombinált egérmodellel.

Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.

A pszoriázis pathomechanizmusa a betegség komplexitása, poligénes tulajdonsága miatt csak részben ismert. A pszoriázis fő tünetei, az inflammáció, keratinocyta hiperproliferáció és a genetikai háttér már részletesen tanulmányozott, viszont a betegség kialakulásában szerepet játszó, fehérje szinten megjelenő és egyéni különbségeket mutató változások még meghatározásra várnak. A korábbi eredményeink, és irodalmi adatok alapján feltételezzük, hogy a tünetmentes pszoriázisos bőrben már megfigyelhetők elváltozások, amelyek stressz és egyéb külső hatásokra a betegség kialakulásához vezethetnek. Az általunk optimalizált, oldékonyság-alapú szekvenciális fehérje extrackióval kombinált folyadékkromatográfiával kapcsolt tandem tömegspektrometria választ adhat: 1) mely fehérjék mutatnak változást a pszoriázisos tünetmentes és tünetes minták esetén összehasonlítva az egészséges bőrmintákkal, fókuszálva az extracelluláris mátrix (ECM) fehérjékre, amely módszer információt adhat a lehetséges intracelluláris abnormalitásokra 2) hol helyezkednek el a megváltozott ECM fehérjék abban a fehérje hálózatban, amely részt vesz a betegség pathomechanizmusában. 3) hogyan befolyásolják a hálózat legfontosabb fehérjéi az in vitro a gyulladásos citrokineket és 4) ezen fehérjék hiánya in vivo (ha releváns) növelné a betegség kialakulására való hajlamot az imiquimod indukált pszoriázisos állat modellekben? A várt eredményeink hosszú távú alkalmazása új potenciális terápiás target molekulák felfedezéséhez vezethet.

Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!

A pikkelysömör multifaktoriális, poligénes, krónikus gyulladásos bőrbetegség, amelynek pathomechanizmusa csak részben ismert. A populáció 2-3%-át érinti, és gyakran metabolikus szindrómával, kardiovaszkuláris betegségekkel és egyéb gyulladásos betegségekkel jár együtt, mint az oszteoartritisz. A megváltozott extracelluláris mátrix (ECM) fehérjék azonosítása a pszoriázisos tünetmentes és tünetes mintákból, összehasonlítva az egészséges bőrmintákkal új távlatokat adna az egyes fehérjék vizsgálatához pszoriázisos betegekből származó mintákból egyéb betegségek esetén is. Ha a fehérje szintű elváltozások transzkripciós elváltozásoknak köszönhetők, meghatározható, hogy az újonnan azonosított fehérjéket kódoló gének az ismert lókuszhoz tartoznak e, és azonosíthatóak lehetnek a betegséggel összefüggésben új lókuszok is. Az ECM fehérjék elváltozásainak további tanulmányozásával megállapítható, hogy változások megjelenhetnek a pszoriázisos betegek szérumában is, így potenciális diagnosztikai markerek lehetnek. Ezen markerek azonosítása lehetőséget biztosít a betegség megelőzésére, korai, több új ponton történő beavatkozással. Az új fehérjék azonosítása a pszoriázis pathomechanizmusában hozzájárulna új, hatékony stratégia kifejlesztéséhez a pszoriázisos betegek kezelésében.

A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média illetve az adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

Hozzávetőlegesen a lakosság 2-3%-a szenved pikkelysömörtől, ami egy krónikus, gyulladásos bőrbetegség. A betegséget kicsi, piros jól elhatárolt, ezüstös pikkelyekkel borított foltok, illetve plakkok jellemzik a bőrön. Pikkelysömörös betegek esetén, a tünetmentes bőrterületeken lévő molekulák is elváltozásokat mutathatnak, amelyek környezeti tényezők hatására, vagy az emberi test anyagcseréjének megváltoztatásával részt vesznek a betegség kialakulásában. Bizonyos fehérjék elváltozásai megfigyelhetők a tünetmentes és tünetes bőrben, amely elváltozások előfordulhatnak a sejtekben és a környezetükben. Jelen tanulmány a sejten kívüli fehérje elváltozások vizsgálatára fókuszál, amelyek információt szolgáltathatnak a sejtekben végbemenő változásokról is. A kísérleteink céljai 1) a fehérjék kinyerése és azonosítása (különösen a sejtek környezetéből) egészséges, pikkelysömörös tünetmentes és tünetes bőrmintákból, 2) az azonosított fehérjékből egy hálózat készítése, amely segít megérteni azokat a molekuláris kapcsolatokat, amelyek a tünetek kialakulásához vezetnek, 3) az eredményeink alátámasztása érdekében két független módszerrel szeretnénk kimutatni a fehérje elváltozásokat, 4) az érintett fehérjék további vizsgálata sejtekben és állat modellekben. Eredményeink hozzájárulhatnak a betegség hátterének jobb megértéséhez és nemcsak ötleteket adhat további kísérletekhez, hanem lehetőséget teremt új terápiás markerek azonosítására és kezelési stratégiák kifejlesztésére.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

Psoriasis is a chronic inflammatory skin disease affecting 2-3% of the population. In psoriasis, the non-lesional skin areas may already imply alterations, which leads to the manifestation of the disease due to external or internal factors. These alterations can be investigated by focusing on a less complex but equally important region of tissues, the extracellular matrix (ECM). Under pathological conditions, solubility of certain proteins could be altered even without changes in amount. By studying these proteins, one can gain information also about intracellular events under both normal and pathological conditions. Therefore, the aim of our study is to screen for alterations in protein composition of the ECM, to identify novel potential therapeutic targets using the following methodology: 1) solubility-based sequential protein extraction from healthy, psoriatic non-lesional and lesional skin samples, followed by fractionation using high pH chromatography and protein identification with liquid chromatography-tandem mass spectrometry 2) establishing protein networks to find interaction nodes by using bioinformatic methods, which could lead to the identification of potential target proteins relating the pathomechanism of psoriasis 3) validation of the anticipated differences of identified target proteins in the three “types” of skin by immunoblot analysis and immunostaining, 4) further investigation of the target proteins in vitro on the relevant cell types of the skin and in vivo on psoriatic and identified target protein knock-out combined mouse model 5) screen among already existing drags for potential treatment and test them on the animal model of the disease.

What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.

The pathomechanism of psoriasis due to its complex polygenity is only partially understood. The main aspects of psoriasis including inflammation, keratinocyte hyperproliferation and genetic background have been intensively investigated, however, disease-initiating reasons, which could show individual differences and manifest at protein level, are still need further investigation. Based on our previous results and that of the literature, we hypothesize that the extracellular matrix (ECM) of the non-lesional skin already contains alterations, which upon external and stress respond abnormally leading to the manifestation of the disease. Our optimized solubility-based sequential protein extraction combined with liquid chromatography-tandem mass spectrometry may answer 1) which proteins show alterations in the psoriatic non-lesional and lesional samples compared to healthy skin, focusing on the ECM proteins, which would also provide information about possible intracellular abnormalities, 2) where the altered ECM proteins take place in the network of proteins involved in the pathomechanism of the disease 3) how the most relevant network proteins are influenced by inflammatory cytokines in vitro and 4) whether the loss of these proteins in vivo (if relevant) would increase the susceptibility of the development of the disease in the imiquimod-induced animal model of psoriasis. The long term use of our anticipated results may provide new therapeutic targets.

What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.

Psoriasis is a multifactorial, polygenetic, chronic inflammatory skin disease, whose pathomechanism is not completely understood. It affects 2-3% of the population, and is often associated with metabolic syndrome, cardiovascular diseases and other chronic inflammatory conditions like osteoarthritis. Identification of altered extracellular matrix (ECM) proteins in psoriatic non-lesional and lesional samples would provide new perspectives for the investigation of individual proteins in samples from psoriatic patients with comorbidities. If changes at protein level are due to transcriptional alterations, analysis whether the coding genes for the newly identified proteins are located at the known susceptibility loci could lead to the identification of novel loci related to the disease. Further studies of ECM protein changes in the sera of psoriatic patients may reveal potential diagnostic markers. Identification of these markers would provide the opportunity for the prevention of the disease by early intervention at multiple novel points. Identification of novel protein candidates in the pathomechanism of psoriasis would contribute to the development of new effective strategies in the treatment of psoriatic patients.

Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Approximately 2-3% of the population suffer from psoriasis, a chronic inflammatory skin disease. Symptoms of the disease are small, red, sharply bordered spots covered with silvery scales and evolving plaques on the skin. In psoriasis, molecules of the asymptomatic parts of the skin may already show alterations, which take part in the appearance of the disease due to environmental factors or changes in the metabolism of the human body. In the asymptomatic and symptomatic skin, alterations of certain proteins may occur in the cells or in their environment. This study focuses on the investigation of protein abnormalities outside the cells, which also provides information about changes in the cells. Aims of our experiments are 1) to gain and identify proteins (especially from the environment of the cells) from healthy, psoriatic asymptomatic and symptomatic skin samples, 2) to create a network from the identified proteins, which could help us to better understand the molecular interactions leading to the symptoms, 3) to support our results by evaluating the altered proteins with two other, independent methods, 4) to further investigate these proteins in cells and animal models. Our results may contribute to the better understanding of the background of the disease and not only provide ideas for further experiments, but also could create the opportunity to identify new diagnostic markers and develop new therapeutic strategies.





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Pályázatunkban a pikkelysömör, mint immunmediált betegség pathomechanizmusának jobb megismerésére fókuszáltunk, kvantitatív proteomika alkalmazásával. Összehasonlítottuk az egészséges, a pikkelysömörös tünetmentes és tünetes bőr fehérjekészletét. Összehasonlító proteomikai eredményeinket a SCIENTIFIC REPORTS-ban (D1) megjelent kézitarunkban tettük közzé, „Comprehensive Proteomic Analysis Reveals Intermediate Stage of Non-Lesional Psoriatic Skin and Points out the Importance of Proteins Outside this Trend” címmel. A betegségben központi szerepet játszó STAT1 transzkripciós faktorhoz kapcsolódó eredményeinket „Abnormal STAT1 activation in psoriasis” címmel publikáltuk. Egy további közleményben („Oxymatrine may represent an additional therapeutic tool in severe plaque psoriasis management.” D1) a pikkelysömör pathomechanizmusaira ható új terápiás szer hatásait foglaltuk össze. További munkánk a sejten kívüli állomány (ECM) eltéréseinek jellemzésére irányult. Az ebben a tárgykörben született kutatási eredményeinket az „Abnormal regulation of fibronectin production by fibroblasts in psoriasis.” című publikációban ismertettük (D1). Egy jelenleg elbírálás alatt álló közleményben („COMP negatively influences keratinocyte proliferation via α5β1-integrin: Potential relevance of altered COMP expression in psoriasis”, D1) jellemeztük a proteomikai eredményeink alapján jelentős mennyiségbeli elváltozást mutató ECM molekula (COMP) szerepét a tünetmentes bőrben.
kutatási eredmények (angolul)
To better understand the pathomechanism of psoriasis as an immune-mediated disease, a quantitative proteomic analysis was applied as a large-scale method to compare the healthy, psoriatic non-lesional and lesional skin at the proteome level. Our findings of this analysis are summarized in a manuscript published in SCIENTIFIC REPORTS (D1), entitled "Comprehensive Proteomic Analysis Revised Intermediate Psoriatic Skin Outside This Trend". The transcription factor STAT1 plays a central role in psoriasis, our new findings on this molecule was published with the title „Abnormal STAT1 activation in psoriasis”. In addition, in a short publication we summarized the effects of a new therapeutic agent on major pathomechanisms of psoriasis (Oxymatrine may represent an additional therapeutic tool for severe plaque psoriasis management, D1). One of the main aims of our research was to characterize the abnormalities of extracellular matrix (ECM) in psoriasis. The results of our research in this area have been described in the publication "Abnormal regulation of fibronectin production by fibroblasts in psoriasis" (D1). Finally, the role of the ECM molecule COMP, found to be elevated in the non-lesional skin based on our proteomic results was also characterized, resulting in the manuscript entitled “COMP negatively influenced keratinocyte proliferation via α5β1-integrin: Potential relevance of altered COMP expression in psoriasis” that is currently under revision (D1).
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=116992
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Gubán B, Kui R, Képíró L, Bebes A, Groma G, Kemény L, Bata-Csörgő Zs: Abnormális STAT1 aktivitás pikkelysömörben/Abnormal STAT1 activation in psoriasis, BŐRGYÓGYÁSZATI ÉS VENEROLÓGIAI SZEMLE 92:(1) pp. 18-21. (2016), 2016
Bozó R, Szél E, Bata-Csörgő Zs, Kemény L, Groma G: A dermális extracelluláris mátrix elváltozásai pikkelysömörös nem léziós bőrben: a COMP és az MFAP4, BŐRGYÓGYÁSZATI ÉS VENEROLÓGIAI SZEMLE 92:(6) p. 278. (2016), 2016
Bozó R, Szél E, Széll M, Bata-Csörgő Zs, Kemény L, Groma G: The potencial multilevel role of the stress induced citokine cold-inducibleRNA-binding protein in the pathomechanism of psoriasis, Magyarország, A Magyar Immunológiai Társaság 45. Vándorgyűlése, Velence, 2016. 10.19-10.21. (2016), 2016
Bozó R, Szél E, Hunyadi-Gulyás É, Bata-Csörgő Zs, Kemény L, Groma G: Altered expresion of cartilage oligomeric matrix protein in psoriasis, Magyarország, A Magyar Immunológiai Társaság 45. Vándorgyűlése, Velence, 2016. 10.19-10.21. (2016) [3188530], 2016
Gubán B, Kui R, Képíró L, Bebes A, Groma G, Kemény L, Bata-Csörgő Zs: Abnormális STAT1 aktivitás pikkelysömörben/Abnormal STAT1 activation in psoriasis, BŐRGYÓGYÁSZATI ÉS VENEROLÓGIAI SZEMLE 92:(1) pp. 18-21. (2016), 2016
Groma G: Oxymatrine may represent an additional therapeutic tool in severe plaque psoriasis management., BRITISH JOURNAL OF DERMATOLOGY, 2019
Szel Edit, Bozo Renata, Hunyadi-Gulyas Eva, Manczinger Mate, Szabo Kornelia, Kemeny Lajos, Bata-Csorgo Zsuzsanna, Groma Gergely: Comprehensive Proteomic Analysis Reveals Intermediate Stage of Non-Lesional Psoriatic Skin and Points out the Importance of Proteins Outside this Trend, SCIENTIFIC REPORTS 9: 11382, 2019
Gál B, Dulic S, Kiss M, Groma G, Kovács L, Kemény L, Bata-Csörgő Z: Increased circulating anti-α6-integrin autoantibodies in psoriasis and psoriatic arthritis but not in rheumatoid arthritis, JOURNAL OF DERMATOLOGY 44: (4) pp. 370-374., 2017
Szlavicz E, Szabo K, Groma G, Bata-Csorgo Z, Pagani F, Kemeny L, Szell M: Splicing factors differentially expressed in psoriasis alter mRNA maturation of disease-associated EDA+ fibronectin., MOLECULAR AND CELLULAR BIOCHEMISTRY 436: (1-2) pp. 189-199., 2017
Gubán B, Kui R, Képíró L, Bebes A, Groma G, Kemény L, Bata-Csörgő Zs: Abnormális STAT1 aktivitás pikkelysömörben, BŐRGYÓGY VENEROL SZLE 92: (1) 18-21, 2016
Guban B, Vas K, Balog Z, Manczinger M, Bebes A, Groma G, Szell M, Kemeny L, Bata-Csorgo Z: Abnormal regulation of fibronectin production by fibroblasts in psoriasis., BRIT J DERMATOL 174: (3) 533-541, 2016
Kemeny LV, Kurgyis Z, Buknicz T, Groma G, Jakab A, Zanker K, Dittmar T, Kemeny L, Nemeth IB: Melanoma Cells Can Adopt the Phenotype of Stromal Fibroblasts and Macrophages by Spontaneous Cell Fusion in Vitro., INT J MOL SCI 17: (6) , 2016
Kurgyis Z, Kemeny LV, Buknicz T, Groma G, Olah J, Jakab A, Polyanka H, Zanker K, Dittmar T, Kemeny L, Nemeth IB: Melanoma-Derived BRAF(V600E) Mutation in Peritumoral Stromal Cells: Implications for in Vivo Cell Fusion., INT J MOL SCI 17: (6) , 2016
Guban B, Vas K, Balog Z, Manczinger M, Bebes A, Groma G, Szell M, Kemeny L, Bata-Csorgo Z: Abnormal regulation of fibronectin production by fibroblasts in psoriasis., BRITISH JOURNAL OF DERMATOLOGY 174:(3) pp. 533-541. (2016), 2016
E Szél, R Bozó, É Hunyadi-Gulyás, B Gál, N Belso, K F. Medzihradszky, L Kemeny, Z Bata-Csorgo and G Groma: A proteomic screen for alterations in psoriasis, JOURNAL OF INVESTIGATIVE DERMATOLOGY 135:(2) p. S60. (2015), 2015
Kurgyis Z, Kemeny LV, Buknicz T, Groma G, Olah J, Jakab A, Polyanka H, Zanker K, Dittmar T, Kemeny L, Nemeth IB: Melanoma-Derived BRAF(V600E) Mutation in Peritumoral Stromal Cells: Implications for in Vivo Cell Fusion., INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES 17:(6) Paper 980. 9 p. (2016), 2016
Kemeny LV, Kurgyis Z, Buknicz T, Groma G, Jakab A, Zanker K, Dittmar T, Kemeny L, Nemeth IB: Melanoma Cells Can Adopt the Phenotype of Stromal Fibroblasts and Macrophages by Spontaneous Cell Fusion in Vitro., INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES 17:(6) Paper E826. 10 p. (2016), 2016
Gubán B, Kui R, Képíró L, Bebes A, Groma G, Kemény L, Bata-Csörgő Zs: Abnormális STAT1 aktivitás pikkelysömörben/Abnormal STAT1 activation in psoriasis, BŐRGYÓGYÁSZATI ÉS VENEROLÓGIAI SZEMLE 92:(1) pp. 18-21. (2016), 2016




vissza »