Tyrėjai iš Baylor College of Medicine, Jan ir Dan Duncan Neurologinių tyrimų instituto (Duncan NRI) Teksaso vaikų ligoninėje ir bendradarbiaujančios institucijos įgijo naujų įžvalgų apie molekulinius pokyčius, sukeliančius Retto sindromą, sunkų neurologinį sutrikimą, kurį sukelia MeCP2 geno kodavimo mutacijos. metil-CpG surišantis baltymas 2 (MeCP2).
Komanda praneša žurnale Neuronas kad MeCP2 praradimas suaugus sukelia tiesioginį laipsnišką šimtų genų reguliavimo sutrikimą – vieni aktyvuojami, o kiti slopinami – ir šie pokyčiai įvyksta gerokai anksčiau nei atsiranda bet kokių išmatuojamų neurologinių funkcijų trūkumų.
MeCP2 baltymas labiausiai išreiškiamas neuronuose – smegenų ląstelėse, kur, kaip orkestro dirigentas, MeCP2 nukreipia šimtų genų ekspresiją. Kai mutacijos gamina neveikiantį MeCP2 baltymą, laidininko nebėra, kad būtų galima nukreipti harmoningą genų, reikalingų normaliai smegenų funkcijai, ekspresiją. Atsiradęs genų ekspresijos nesutapimas sukelia Retto sindromą.
„Dabartiniame tyrime mūsų tikslas buvo geriau suprasti molekulinius pokyčius, atsirandančius praradus MeCP2 funkciją. Ankstesniuose tyrimuose buvo bandoma tai padaryti tiriant gyvūnų, kuriems pasireiškia sunkūs sutrikimo simptomai, būklę. Tačiau buvo sunku Atskirkite molekulinius pokyčius, atsiradusius dėl MeCP2 praradimo, nuo tų, kurie atsiranda vystymosi metu arba antrinius dėl sergančių neuronų“, – sakė pirmasis autorius dr. Sameer S. Bajikar, daugumą metų dirbęs daktaro Hudos Zoghbi laboratorijoje. šis projektas. Šiuo metu Bajikar yra Virdžinijos universiteto docentas.
Vystantis organizmui, išreiškiama ir slopinama daug genų – vienu metu groja daug „harmonijų“, sukuriant sudėtingą kompoziciją. Gali būti sudėtinga atskirti harmonijas, atsirandančias dėl MeCP2 trūkumo, nuo kitų.
Tyrėjai ieškojo būdo, kaip supaprastinti sudėtingas harmonijas, kad jie galėtų nustatyti tuos, kurie atsiranda dėl MeCP2 disreguliacijos. Žinojimas, kad MeCP2 funkcija reikalinga visą gyvenimą, kad MeCP2 direktorius yra aktyvus per visą organizmo gyvenimą, paskatino tyrėjus sutelkti dėmesį į suaugusiųjų gyvenimą, laiką, praėjusį vystymąsi, kai nebėra grojančios raidos kompozicijos.
„Mes sąlygiškai pašalinome suaugusių pelių Mecp2, kuri atkuria visus būdingus trūkumus ir ankstyvą mirtį, pastebėtą patinams, kuriems Mecp2 buvo pašalintas iš pastojimo. Tada sistemingai įvertinome genų ekspresiją, taip pat įvykius, susijusius su genų ekspresijos reguliavimu. kelis kartus po to, kai suaugusieji prarado Mecp2“, – sakė Bajikaras.
„Mes nustatėme, kad suaugusiųjų Mecp2 ištrynimas pakeičia daugelio genų ekspresiją labai anksti po Mecp2 praradimo, kai kurių genų ekspresija padidėjo, o kitų sumažėjo. Šie genų ekspresijos pokyčiai laikui bėgant tapo stipresni ir atspindėjo Mecp2 gemalo linijos išmušimo pelių pokyčius.
„Šie duomenys atskleidė molekulinę kaskadą, kuri skatina ligą nepriklausomai nuo bet kokio vystymosi indėlio – mes galėjome nustatyti „harmonijas“, kylančias dėl MeCP2 disreguliacijos.
Komanda taip pat nustatė, kad ir nuolat aukštyn, ir žemyn reguliuojami genai buvo labai pažymėti metilo cheminėmis grupėmis. Citozino metilinimas genuose ir šalia jų reguliuoja jų ekspresiją. Daugelis genų, kurie yra nereguliuojami dėl MeCP2 praradimo, yra tiesiogiai susiję su neuronų funkcija, ir buvo įrodyta, kad kai kurie iš šių genų tiesiogiai moduliuoja MeCP2 sukeltą ligą.
Pagrindinė šio tyrimo išvada yra ta, kad neuronų grandinės lygio trūkumai atsirado po genų ekspresijos disreguliacijos, o tai rodo, kad Mecp2 ištrynimas pirmiausia sukelia dvikryptį genų ekspresijos disreguliavimą, o tai savo ruožtu prisideda prie sumažėjusios neuronų funkcijos.
„Mūsų duomenys taip pat yra šaltinis, leidžiantis nustatyti genus, kurie yra nereguliuojami pasroviui nuo MeCP2, bet prieš grandinės lygio deficitą ir yra labai svarbūs tinkamai neuronų funkcijai. Šie genai reikalauja tolesnio tyrimo”, – sakė Zoghbi, išskirtinis Baylor tarnybos profesorius, Duncan direktorius. NRI ir Howardo Hugheso medicinos instituto tyrėjas.
„Galiausiai, mūsų duomenys rodo, kad yra tam tikras laiko langas, kai vyksta molekuliniai įvykiai pasroviui nuo MeCP2, bet prieš tai gali būti išmatuojamos akivaizdžios fiziologinės pasekmės“, – sakė Zoghbi. „Šio lango konkrečių pokyčių tyrimas bus svarbus norint visiškai apibūdinti molekulinių įvykių, sukeliančių Retto sindromą, trajektoriją.”