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Fibroblast‐specific genome‐scale modelling predicts an imbalance in amino acid metabolism in Refsum disease
The FEBS Journal ( IF 5.5 ) Pub Date : 2020-03-11 , DOI: 10.1111/febs.15292 Agnieszka B. Wegrzyn 1, 2 , Katharina Herzog 3, 4 , Albert Gerding 1 , Marcel Kwiatkowski 5, 6 , Justina C. Wolters 7 , Amalia M. Dolga 8 , Alida E.M. van Lint 3 , Ronald J.A. Wanders 3 , Hans R. Waterham 3 , Barbara M. Bakker 1
The FEBS Journal ( IF 5.5 ) Pub Date : 2020-03-11 , DOI: 10.1111/febs.15292 Agnieszka B. Wegrzyn 1, 2 , Katharina Herzog 3, 4 , Albert Gerding 1 , Marcel Kwiatkowski 5, 6 , Justina C. Wolters 7 , Amalia M. Dolga 8 , Alida E.M. van Lint 3 , Ronald J.A. Wanders 3 , Hans R. Waterham 3 , Barbara M. Bakker 1
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Refsum disease (RD) is an inborn error of metabolism that is characterised by a defect in peroxisomal α‐oxidation of the branched‐chain fatty acid phytanic acid. The disorder presents with late‐onset progressive retinitis pigmentosa and polyneuropathy and can be diagnosed biochemically by elevated levels of phytanate in plasma and tissues of patients. To date, no cure exists for RD, but phytanate levels in patients can be reduced by plasmapheresis and a strict diet. In this study, we reconstructed a fibroblast‐specific genome‐scale model based on the recently published, FAD‐curated model, based on Recon3D reconstruction. We used transcriptomics (available via GEO database with identifier GSE138379), metabolomics and proteomics (available via ProteomeXchange with identifier PXD015518) data, which we obtained from healthy controls and RD patient fibroblasts incubated with phytol, a precursor of phytanic acid. Our model correctly represents the metabolism of phytanate and displays fibroblast‐specific metabolic functions. Using this model, we investigated the metabolic phenotype of RD at the genome scale, and we studied the effect of phytanate on cell metabolism. We identified 53 metabolites that were predicted to discriminate between healthy and RD patients, several of which with a link to amino acid metabolism. Ultimately, these insights in metabolic changes may provide leads for pathophysiology and therapy.
中文翻译：
成纤维细胞特异的基因组规模模型预测Refsum疾病的氨基酸代谢失衡
Refsum疾病（RD）是一种先天性的代谢错误，其特征在于支链脂肪酸植酸的过氧化物酶体α-氧化缺陷。该疾病表现为晚期进行性进行性色素性视网膜炎和多发性神经病，可以通过患者血浆和组织中植酸水平升高进行生化诊断。迄今为止，尚无可治愈RD的方法，但血浆置换和严格饮食可降低患者的植酸水平。在这项研究中，我们基于Recon3D重建，基于最近发布的FAD固化模型，重建了成纤维细胞特异性基因组规模模型。我们使用了转录组学（可通过标识为GSE138379的GEO数据库获得），代谢组学和蛋白质组学（可通过标识为PXD015518的ProteomeXchange获得）数据，这是我们从健康对照组和RD患者成纤维细胞中与植醇（植烷酸的前体）孵育而获得的。我们的模型正确地表示了植酸盐的代谢并显示了成纤维细胞特有的代谢功能。使用该模型，我们在基因组规模上研究了RD的代谢表型，并研究了植酸对细胞代谢的影响。我们鉴定出53种代谢物，这些代谢物预计可区分健康患者和RD患者，其中一些与氨基酸代谢有关。最终，这些对代谢变化的见解可能为病理生理学和治疗提供线索。我们在基因组规模上研究了RD的代谢表型，并研究了植酸对细胞代谢的影响。我们鉴定出53种代谢物，这些代谢物预计可区分健康患者和RD患者，其中一些与氨基酸代谢有关。最终，这些对代谢变化的见解可能为病理生理学和治疗提供线索。我们在基因组规模上研究了RD的代谢表型，并研究了植酸对细胞代谢的影响。我们鉴定出53种代谢物，这些代谢物预计可区分健康患者和RD患者，其中一些与氨基酸代谢有关。最终，这些对代谢变化的见解可能为病理生理学和治疗提供线索。
更新日期：2020-03-11
中文翻译：
成纤维细胞特异的基因组规模模型预测Refsum疾病的氨基酸代谢失衡
Refsum疾病（RD）是一种先天性的代谢错误，其特征在于支链脂肪酸植酸的过氧化物酶体α-氧化缺陷。该疾病表现为晚期进行性进行性色素性视网膜炎和多发性神经病，可以通过患者血浆和组织中植酸水平升高进行生化诊断。迄今为止，尚无可治愈RD的方法，但血浆置换和严格饮食可降低患者的植酸水平。在这项研究中，我们基于Recon3D重建，基于最近发布的FAD固化模型，重建了成纤维细胞特异性基因组规模模型。我们使用了转录组学（可通过标识为GSE138379的GEO数据库获得），代谢组学和蛋白质组学（可通过标识为PXD015518的ProteomeXchange获得）数据，这是我们从健康对照组和RD患者成纤维细胞中与植醇（植烷酸的前体）孵育而获得的。我们的模型正确地表示了植酸盐的代谢并显示了成纤维细胞特有的代谢功能。使用该模型，我们在基因组规模上研究了RD的代谢表型，并研究了植酸对细胞代谢的影响。我们鉴定出53种代谢物，这些代谢物预计可区分健康患者和RD患者，其中一些与氨基酸代谢有关。最终，这些对代谢变化的见解可能为病理生理学和治疗提供线索。我们在基因组规模上研究了RD的代谢表型，并研究了植酸对细胞代谢的影响。我们鉴定出53种代谢物，这些代谢物预计可区分健康患者和RD患者，其中一些与氨基酸代谢有关。最终，这些对代谢变化的见解可能为病理生理学和治疗提供线索。我们在基因组规模上研究了RD的代谢表型，并研究了植酸对细胞代谢的影响。我们鉴定出53种代谢物，这些代谢物预计可区分健康患者和RD患者，其中一些与氨基酸代谢有关。最终，这些对代谢变化的见解可能为病理生理学和治疗提供线索。
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