Группа молекулярных биологов и генетиков из Гарварда открыла ген, излишняя активность которого приводит к развитию бокового амиотрофического склероза — неизлечимой болезни, от которой умер известный британский астрофизик Стивен Хокинг.
Многие жертвы этого заболевания центральной нервной системы обладают одной общей мутацией в ДНК — излишним числом повторов в гене C9orf72. Этот участок ДНК отвечает за сборку определённых белков, участвующих в передаче сигналов между нервными клетками. Появление этих повторов способствует развитию сразу двух болезней — бокового амиотрофического склероза и старческого слабоумия.
Как именно этот ген связан с развитием бокового амиотрофического склероза, учёные не представляли, а также не понимали, какую роль он играет в работе мозга. Исследователи попытались ответить на вопрос, изучив процесс сборки белковых молекул, связанных с C9orf72.
Эти белки в принципе не должны производиться. Данные повторы находятся в «мусорной» части гена и не кодируют аминокислотные цепочки. Тем не менее клетки почему-то считывают и копируют эти повторы. Причину биологи обнаружили в клетках дрожжей. Оказалось, что ДНК этих одноклеточных грибков тоже содержит похожие повторы, которые считываются и обрабатываются геном RPS25. Этот участок ДНК отвечает за сборку и работу одноимённого белка, который входит в состав так называемых рибосом — главных «белковых фабрик» клетки, считывающих РНК и собирающих аминокислотные цепочки.
Как показали опыты на дрожжах, удаление или блокировка работы этой части рибосом резко подавили считывание повторов и производство связанных с ним белков, уменьшив их концентрацию наполовину. Учёные проверили, что произойдёт, если провести ту же операцию в клетках людей, страдающих от болезни Стивена Хокинга.
Мы обрадовались, когда увидели, что блокировка RPS25 в человеческих клетках резко уменьшила скорость накопления белкового мусора в клетках. Структура других участков ДНК, связанных с токсичными белками, не поменялась, однако отключение этого участка генома резко снизило их активность, — говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience.
Ранее News.ru писал, что учёные Медицинского колледжа Бейлора и Института неврологических исследований имени Яна и Дана Дункана (США) раскрыли механизм развития болезни, которой страдал Стивен Хокинг. Оказалось, что решающую роль в ней играет мутантный белок убиквилин.
Болезнь прогрессирует, когда он перестаёт регулировать функционирование лизосом — компонентов клетки, отвечающих за переработку отходов метаболизма.
Специалисты провели опыты, используя в качестве модельных организмов плодовых мушек. У них отсутствовала исправная версия гена, кодирующего убиквилин. Насекомые-мутанты демонстрировали признаки возрастной нейродегенерации, включая нарушение деятельности нервных клеток, их гибель и накопление повреждённых лизосом.
Выяснилось, что дефектный убиквилин способствует дисфункции протеасомы — избавляющегося от клеточного «мусора» белкового комплекса — и мешает аутофагии, при которой ненужные компоненты клетки также разрушаются.
