Citratas yra būtinas metabolizmui ir neuronų vystymuisi. Membranos transportavimo baltymas, vadinamas SLC13A5, vaidina pagrindinį vaidmenį šiame procese ir anksčiau buvo susijęs su ypač sunkiomis epilepsinės encefalopatijos forma.
Remdamasis neseniai baigtų resolute ir raiškos pavyzdinių projektų duomenimis, CEMM mokslininkai išsamiai ištyrė membranos pernešėjo SLC13A5 funkciją ir struktūrą, eksperimentiškai tiriant 38 mutantų variantus.
Jų išvados, paskelbtos Mokslo pažanga, Atsirado naujų šios ligos mechanizmų ir padėjo pagrindą tolesniems epilepsijos ir kitų sutrikimų tyrimams.
Citratas, neigiamai įkrautas citrinos rūgšties jonas, yra pagrindinis kiekvienos ląstelės metabolizmo komponentas. Citrinos rūgšties cikle, dažnai vadinamame ląstelių metabolizmo „stebule“, organinės medžiagos yra suskaidytos, kad būtų sukurta cheminė energija, kartu sukuriant įvairius pirmtakus riebalų rūgščių biosintezei ir kritinėms signalinėms molekulėms, susijusioms su uždegimu ir ląstelių vystymuisi.
Neuronuose citratas vaidina ypač svarbų vaidmenį. Kaip vadinamasis „neuromoduliatorius“, jis daro įtaką neuronų aktyvumui, todėl yra palyginti didelėje smegenų skysčio koncentracijoje.
Atitinkamai, neuronai išreiškia aukštą SLC13A5 pernešėjo lygį, kad būtų lengviau citrato įsisavinimą. Kai šis pernešėjas nėra visiškai funkcionalus, jis gali sukelti SLC13A5 citrato pernešėjo sutrikimą – sunkią epilepsijos formą, susijusią su sutrikusia smegenų vystymuisi (moksliškai vadinama vystymosi epilepsine encefalopatija, DEE).
Šią sąlygą sukelia SLC13A5 geno mutacijos. Tačiau iki šiol mažai buvo žinoma apie tai, kurios mutacijos yra susijusios, kaip jos veikia pernešėjo molekulinę funkciją ir kaip jos daro įtaką ligos progresavimui.
Išanalizuotos 10 tūkstančių mutacijų
Siekdami pašalinti šią žinių spragą, Austrijos mokslų akademijos CEMM tyrimų centro mokslininkai atliko metodą, pavadintą „Deep Mutational Scaning“ (DMS), analizuodamas beveik 10 tūkstančių skirtingų genetinių mutacijų poveikį SLC13A5 transportavimo baltymų funkcijai.
Duomenų rinkinį dar labiau praturtino skaičiavimo baltymų stabilumo analizė, o eksperimentiniam tyrimui buvo atrinkti 38 mutavę SLC13A5 variantai. Šis požiūris atskleidė keletą molekulinių mechanizmų, susijusių su ligos pasireiškimu. Tai apėmė neuronų pernešėjų gamybos lygio skirtumus, tikslią jų lokalizaciją ląstelės membranoje ir faktinį citrato pernešimo greitį.
„Turėdami šiuos rezultatus, mes sugebėjome nustatyti ir apibūdinti SLC13A5 pernešėjo ligą sukeliančius variantus“,-aiškina bendras autorius Wen-An Wang, apibendrindamas pagrindines tyrimo išvadas.
„Be to, skaičiuodami išanalizavę mutantų variantus, mes įvertinome baltymų stabilumą skirtingose konformacijose ir nustatėme visų variantų evoliucijos išsaugojimo balą“,-priduria bendras autorius Evandro Ferrada, dabar Valparaíso universitete Čilėje.
„Mūsų darbas pabrėžia, kaip svarbu sistemingai ištirti genetinių variantų poveikį. Ypač retose ligose, tokiose kaip SLC13A5 citrato pernešėjo trūkumas, specifinė epilepsijos forma, šis požiūris padeda mums atskleisti molekulinės ligos mechanizmus”,-pabrėžia vyresnysis autorius Giulio superti-Furga.
„Tuo pačiu metu mes įgyjame vertingų įžvalgų apie variantų, kurie taip pat pasireiškia plačiajai populiacijai, poveikį – svarbų žingsnį siekiant išsamesnio genetinės įvairovės supratimo ir jos poveikio žmonių sveikatai.”
Pacientų duomenis pateikė TESS tyrimų fondas, skirtas tobulinti SLC13A5 citrato pernešėjo trūkumo tyrimus.