Ученые из Университета Тафтса (Tufts University) определили молекулярный механизм, который может обратить генетический дефект, ответственный за атаксию Фридрейха. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PNAS.
Актуальность проблемы
Атаксия Фридрейха – это нейродегенеративное заболевание, вызванное генетическим дефектом, при котором нарушается выработка необходимого митохондриального белка. Больные атаксией Фридрейха испытывают трудности при ходьбе, нарушение речи и чувствительности в руках и ногах, вызванное дегенерацией нервной ткани спинного мозга. Атаксия Фридрейха – это генетическое заболевание, вызванное наличием расширенного повторения трехбуквенной генетической последовательности GAA в гене FXN, который кодирует фратаксин, белок, необходимый для правильного функционирования митохондрий. У здоровых людей обычно от 8 до 34 повторов GAA, у носителей – от 35 до 70 повторов, а у больных атаксией Фридрейха диагностируется более 70 повторов генетической последовательности GAA.
С увеличением количества повторов ДНК клеткам становится все труднее считывать ген FXN и вырабатывать белок, необходимый для митохондрий, которые, в свою очередь, перестают функционировать должным образом.
Материалы и методы обследования
Чтобы точно определить механизм атаксии Фридрейха, авторы исследования разработали экспериментальную систему на дрожжах (Saccharormyces cerevisiae) для количественного измерения влияния различных вмешательств на сокращение повторов ДНК.
Результаты научной работы
Генетическая аномалия, которая вызывает атаксию Фридрейха – многократное повторение трехбуквенной (GAA) последовательности ДНК – потенциально может быть обращена вспять путем усиления естественного процесса, который сокращает повторяющиеся последовательности в живой ткани. Это приводит к хрупкости хромосом.
«Если сократить повторение ДНК, можно стабилизировать хромосомы и уменьшить последствия генетической аномалии», – комментирует автор исследования Сергей Миркин (Sergei Mirkin).
Понимание механизма повторного расширения и сокращения GAA – особенно сокращения – важно для разработки стратегии борьбы с неизлечимой в настоящее время болезнью. Ученые обнаружили, что сокращения GAA обычно происходят во время процесса репликации ДНК. Когда 2 нити ДНК копируются, 1 нить реплицируется непрерывно, в то время как другая должна быть собрана из более мелких частей, скомпонованных вместе. Это так называемая запаздывающая цепь, названная так потому, что ее более сложный синтез ограничивает скорость, с которой можно копировать ДНК. Исследователи обнаружили, что сокращение повторов зависит от способности повторения ДНК образовывать необычную структуру тройной спирали ДНК вдоль отстающих нитей.
«Результаты исследования дают представление о механизме нестабильности повторения ДНК при атаксии Фридрейха», – объясняет Сергей Миркин.
«Я надеюсь, что наше открытие станет отправной точкой для потенциальной разработки терапевтических стратегий, которые нарушают баланс повторного сокращения ДНК в тканях пациента с атаксией Фридрейха», – резюмирует Сергей Миркин.
Авторы другого исследования утверждают, что “беспорядочная упаковка” ДНК помогает раковым клеткам уклоняться от лечения.
