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Induced sputum proteome in healthy subjects and asthmatic patients - 30/11/11

Doi : 10.1016/j.jaci.2011.07.053 
Sina A. Gharib, MD a, b, , Elizabeth V. Nguyen, BS c, Ying Lai, PhD b, Jessica D. Plampin, BS b, David R. Goodlett, PhD c, Teal S. Hallstrand, MD, MPH b,
a Center for Lung Biology, University of Washington, Seattle, Wash 
b Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, University of Washington, Seattle, Wash 
c Department of Medicinal Chemistry, University of Washington, Seattle, Wash 

Corresponding author: Sina A. Gharib, MD, Center for Lung Biology, 815 Mercer St, Box 358052, Seattle, WA 98109.Teal S. Hallstrand, MD, MPH, Department of Medicine, Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, 1959 NE Pacific St, Box 356522, Seattle, WA 98195-6522.

Abstract

Background

Asthma is a heterogeneous disease characterized by abnormal airway pathophysiology and susceptibility to different stimuli, as exemplified by a subset of patients with exercise-induced bronchoconstriction. Induced sputum provides a noninvasive method to sample airway biofluids that are enriched in proteins.

Objective

We hypothesized that novel mechanisms in the pathogenesis of asthma might be revealed by studying the patterns of protein expression in induced sputum.

Methods

We used shotgun proteomics to analyze induced sputum from 5 healthy subjects and 10 asthmatic patients, including 5 with exercise-induced bronchoconstriction. Differential protein expression among asthmatic patients, asthma subphenotypes, and control subjects was determined by using spectral counting and computational methods.

Results

Using Gene Ontology analysis, we defined the functional landscape of the induced sputum proteome and applied network analysis to construct a protein interaction map for this airway compartment. Shotgun proteomics analysis identified a number of proteins the differential enrichment or depletion of which robustly distinguished asthmatic patients from healthy control subjects and captured the effects of exercise on induced sputum proteome. Functional and network analysis identified key processes, including proteolytic activity, that are known contributors to airway remodeling. Importantly, this approach highlighted previously unrecognized roles for differentially expressed proteins in pathways implicated in asthma, such as modulation of phospholipase A2 by secretoglobin, a putative role for S100A8/9 in human asthma, and selective upregulation of complement component 3a in response to exercise in asthmatic patients.

Conclusion

Computationally intensive analysis of induced sputum proteome is a powerful approach to understanding the pathophysiology of asthma and a promising methodology to investigating other diseases of the airways.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : Asthma, exercise-induced bronchoconstriction, shotgun proteomics, induced sputum, protein network

Abbreviations used : CID, C3, C3a, EIB, GO, HPX, MS, m/z, SCGB1A1, SELDI-TOF, SERPINA1, SMR3B


Plan


 Supported by an Institute of Translational Health Sciences grant (S.A.G.) and National Institutes of Health grant R01HL89215 (T.S.H.).
 Disclosure of potential conflict of interest: T. S. Hallstrand is on the speaker’s bureau for Merck, Schering-Plough, and Genentech and receives research support from the National Institutes of Health/National Heart, Lung, and Blood Institute. The rest of the authors have declared that they have no conflict of interest.


© 2011  American Academy of Allergy, Asthma & Immunology. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 128 - N° 6

P. 1176 - décembre 2011 Retour au numéro
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