Регистрация Войти
Вход на сайт

Найдена причина тяжелого наследственного заболевания

19 мая 2015 17:08
Найдена причина тяжелого наследственного заболеванияПока ты спишь, твои белки воюют друг с другом. Пока спят белки — воюют их РНК. Этот боевик с альтернативной реальностью — жизнь каждой клетки. В новом исследовании причину тяжелого наследственного заболевания искали в Матрице, а нашли в матричной РНК.

Синдром Ангельмана- наследственное нейрологическое заболевание, которое раньше еще называли "синдромом веселой куклы". Ученые из Университета Марбурга расшифровали молекулярные взаимодействия, лежащие в основе этой болезни, и неожиданно обнаружили, что до сих пор ее источник искали не там, где нужно. Если раньше считалось, что при синдроме Ангельмана нарушается работа одного из нейронных белков, то теперь выяснилось, что дело, оказывается, не в белке, а в героической молекуле рибонуклеиновой кислоты.

Заболевание вызывается мутациями в гене под названием Ube3a, участвующем в правильном формировании дендритов — отростков нервных клеток мозга. Чаще всего у больных удаляются крупные участки этого гена, что нарушает его работу, и в результате мозг не может нормально развиваться: пациенты страдают от умственной отсталости, припадков, испытывают трудности в движениях, часто смеются и улыбаются без причины.

Как и другие гены, Ube3a — это участок ДНК, содержащий определенную последовательность «букв» — нуклеотидов. При развитии ребенка с этого гена в ядре нервной клетки изготавливается РНК-копия — с такой же последовательностью «букв», но немного отличающаяся по химическому строению. РНК-копия гена Ube3a переносится в цитоплазму клетки. Там она направляется к рибосоме — частице, предназначенной для того, чтобы на основе определенной последовательности «букв» в РНК изготовлять белки тоже определенной последовательности, которая, в свою очередь, и задает все свойства белка, а значит и «профессию» в клетке.

РНК-копия гена Ube3a относится к матричным РНК, то есть таким, которые кодируют белки — служат «матрицей» для их производства. Матричные РНК переносят информацию от генов, спрятанных в ядре за семью замками, зорко охраняемых и постоянно проверяемых на наличие ошибок, в цитоплазму, где бурлит вся клеточная жизнь.

Читайте также: Последствия экспериментов над генами людей

Клеточные биологи уже несколько лет пытаются выяснить, чем же так важен для клетки ген Ube3a, что его нарушения вызывают синдром Ангельмана.

Но до сих пор все их подозрения падали на белок Ube3a — «конечный продукт» работы гена Ube3a. Как сообщается в новом номере Nature Neuroscience, белок здесь может быть вообще ни при чем.

Матричная РНК Ube3a (то есть РНК-копия гена Ube3a) производит на рибосоме белок Ube3a, который сразу начинает жить своей жизнью. Его роль точно не установлена, но она как-то связана с уничтожением других белков: Ube3a находит другие белки и присоединяет к ним специальную молекулу, направляющую их на уничтожение. В клетке весело.

Но ученые из группы Герхарда Шратта в Нюрнберге утверждают, что главная миссия белка Ube3a в клетке не связана с развитием синдрома Ангельмана. Пока он уходит вершить судьбы других белков, РНК Ube3a, с которой он считался, сходит с рибосомы и принимается воевать с другими РНК в клетке.

Традиционно считалось, что ДНК и РНК исключительно переносчики информации, а всю работу в клетке выполняют белки. Белки взаимодействуют друг с другом, белки строят, белки разрушают, белки настраивают, регулируют, включают и выключают все, что в клетке может настраиваться, регулироваться, включаться и выключаться. Но примерно в начале 2000-х стало понятно, что жизнь в клетке кипит не только в мире белков, но и в мире РНК.

Читайте также: Загадки человеческой памяти

Между собой эти миры соотносятся примерно как реальный мир и Матрица в трилогии Вачовски: теоретически белок производится на основе РНК, а не наоборот, но на самом деле все так переплетено, что уже и непонятно, где курица, а где яйцо.

Из ядра в цитоплазму нервной клетки плывут огромные караваны матричных РНК. Они несут свет генетической мудрости от ДНК к рибосоме — направляются производить белки. Но стоит им выйти из ядра, как на них со всех сторон набрасываются маленькие, но очень злобные молекулы РНК другого типа, называемые «микроРНК». Цели у них исключительно агрессивные: докопаться до матричной РНК и не позволить ей произвести белок, а в идеале вообще уничтожить.

МикроРНК работает следующим образом. Она плавает в цитоплазме, таская при этом за собой кучку «белков-убийц». Задача микроРНК — найти такую матричную РНК, к которой она сможет «приклеиться». Для этого последовательность микроРНК должна совпадать с каким-нибудь из участков матричной РНК. Точнее, не совпадать, а быть ему комплементарной — это как южный полюс магнита по отношению к северному, только химически.

Если микроРНК находит жертву с известной последовательностью, она прилипает к ней и натравливает на нее "белков-убийц", которых таскает за собой.

Те рубят матричную РНК пополам прямо на месте. Если микроРНК приклеилась не очень точно (последовательности совпали не полностью), то рубки не происходит, но белки с микроРНК при этом все равно не отлипают и новый белок не производится. МикроРНК — это как особо брутальный чекист с фотографией врага народа и командой головорезов в подчинении. Совпал по описанию — пуля в лоб. Совпал в общих чертах — все равно из бюрократической паутины не выпутаешься.

Читайте также: Научный мир рассказал о физике будущего

МикроРНК — один из способов тонкой настройки работы генов. Регулируя количество тех или иных микроРНК, клетка меняет «выживаемость» матричных РНК и тем самым включает и выключает группы генов, нужных или не нужных в данный момент.

Среди микроРНК, плавающих по нервным клеткам в поисках матричной жертвы, есть молекула под названием «микроРНК-134» (номенклатура микроРНК просто поражает воображение). Оказывается, роль РНК Ube3a — копии гена, нарушенного при синдроме Ангельмана, — заключается в том, что она берет на себя атаку этих микроРНК-134. Как Матросов.

Молекулы микроРНК-134 липнут к хвосту РНК Ube3a, потому что в нем содержатся специальные «отвлекающие» последовательности. При связывании с микроРНК-134 РНК Ube3a погибает, но погибает и налипшая на нее микроРНК-134. Тем самым другим матричным РНК, с которыми микроРНК-134 могла бы связаться, дается возможность выжить, добежать до рибосомы и произвести свои белки.

Какие именно белки при этом оказываются спасенными — пока точно не известно. Скорее всего, это обширная группа белков, обеспечивающих нормальное развитие нервной клетки. Когда нарушается работа Ube3a, микроРНК-134 побеждает, атакует всех своих жертв и меняет тем самым программу развития клетки, что приводит к синдрому Ангельмана.

Что касается белка Ube3a, то он, как выясняется, вообще не влияет на развитие этой болезни. Ученые изготовили два искусственных варианта РНК Ube3a. В первом случае была нарушена способность производить белок, но хвост, который отвлекает микроРНК от других РНК, был сохранен. Во втором варианте мог производиться белок, но при этом хвост был обрезан. Эти РНК вводили крысам и наблюдали за их развитием.

Читайте также: Уникальный белок способен победить рак

У крыс, которым вводили РНК с хвостом, но без белка, нейроны развивались нормально. У тех, которым вводили РНК с белком, но без хвоста, быстро появлялись симптомы, похожие на синдром Ангельмана как по внешним признакам, так и на уровне нервных клеток.

Таким образом ученые доказали, что для синдрома Ангельмана важен не белок, которому обычно достаются все лавры, а РНК Ube3a — и ее героическая функция по защите других РНК. Получается настоящая молекулярная военная драма. Из тысяч таких боевых историй состоит жизнь клетки, а от баланса сил в них зависит наше здоровье.

Источник: mtrpl.ru
Рейтинг статьи:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.
Оставить комментарий
Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Текст комментария:
Полужирный Наклонный текст Подчёркнутый текст Зачёркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Код: Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код: