Kvasinkové kolonie pěstované na agarové desce. | Foto kredit: Rainis Venta (CC by-SA)
Vědci z Emory University a University of Texas Health Science Center, oba v USA, zjistili, že třída mutací, která vede k vážným vývojovým postižením u lidských dětí, má podobné účinky v začínajících kvasinkách, jednodušší organismus. Zjištění představují hlavní krok ve studiu těchto podmínek, protože vrhají světlo na to, jak by měly být studovány.
Vzhledem k tomu, že kvasinky se snadno studují v laboratořích, zvyšují také možnost rychle testovat léky na léčbu těchto podmínek v kvasinkách jako první.
RNA exosomopatie
Pontocerebelární hypoplasie typu 1 (PCH1) je vážný zdravotní stav, který představuje při narození. Děti narodily s ním narušený vývoj dvou oblastí mozku, ponů a mozečku. Pacienti s PCH1 vykazují zpožděný vývoj, rozptýlenou slabost, problémy s pohybem a intelektuální postižení. Většina z nich přežije i po dětství nebo raném dětství.
V roce 2012 bylo nalezeno, že všichni čtyři sourozenci s typem B pch1 nesou mutace v genu Exosc3který kóduje jeden protein multiproteinového komplexu v buňkách nazývaný RNA exosom. To poskytlo první příklad lidské onemocnění způsobené mutacemi ovlivňujícími exosom RNA.
Exosom RNA byl objeven v roce 1997 v začínajících kvasinkách (Saccharomyces cerevisiae). Jeho primární úlohou je zpracovávat, monitorovat a oblužovat buněčnou RNA.
Následné studie pacientů s jinými neurologickými a vývojovými poruchami odkryly mutace v mnoha jiných gentech souvisejících s exosomovými proteiny RNA. Tyto podmínky se společně nazývají RNA exosomopatie.
Většina exosomopatií RNA vede k malování mozku. Hlavní otázkou ve studii těchto proteinů je to, které exosomopatie vedou ke které formě maldevingu.
Exosom RNA
Nová zjištění byla hlášena ve dvou článcích letos v dubnu, jeden v časopise RNA a druhý vGenetika genů G3 Genes Genetics.
Molekula RNA je pracovní kopií genů v našich buňkách. Hlavní kopií je DNA. Buňka používá sekvenci DNA odpovídající genu jako templátu pro výrobu RNA pro tento gen, a poté použije RNA k výrobě proteinů. Mnoho nově vyrobených RNA je zpracováno exosomem RNA dříve, než mohou hrát své buněčné role.
Většina RNA v buňce je rRNA (ribozomální RNA). Dalšími typy jsou mRNA (Messenger RNA), tRNA (přenosová RNA) a různé nekódující RNA (ncRNA).
Poté, co je mRNA přepsána z genu, je připojena k ribozomu, továrně na proteiny buňky. Dodavatelem ingrediencí továrny je TRNA.
Kritickou funkcí exosomu RNA je produkovat zralé rRNA potřebné k vytváření funkčních ribozomů. Exosom RNA také degraduje mRNA označenou pro odstranění.
Jedinečné podpisy
The RNA Papír zkoumal, jak různé mutace způsobující onemocnění v exosomu RNA mají rozmanité buněčné účinky. Pro modelování nemocí vědci zavedli mutace spojené s lidskými chorobami do odpovídajících čtyř genů v kvasinkách.
Vědci zjistili, že mutace zvláště ovlivnily ncRNA, mRNA zapojenou do genů metabolismu a ribozomální proteinové geny. Byli také schopni potvrdit defekty v procesních buňkách, které se používají k výrobě ribosomů.
Důležité je, že tato studie ukázala, že různé mutace RNA exosomopatie mají jedinečné molekulární podpisy, které ovlivňují sledování RNA, produkci ribozomu a syntézu proteinů. Tato odlišnost vysvětlila různé klinické výsledky u pacientů s různými mutacemi exosomu RNA a zdůraznila hodnotu funkčního modelování, aby porozuměla podmínkám.
Humanizovaný model
V G3 Papír, vědci uvedli, že vytvořili „humanizovaný model kvasinek“ nahrazením konkrétních kusů exosomu kvasinkové RNA exosomem lidskými nebo myšími. Z devíti jádrových kusů bylo možné nahradit šest; Z těchto šesti tří stále umožňovaly kvasinky téměř normálně růst.
Poté zmutovali ty geny v modelu, o kterých bylo známo, že u lidí způsobují maldii mozku. Model jim pomohl identifikovat přesné genetické varianty, které způsobily funkční defekty, včetně dříve známých mutací i nových.
V každém případě byl tým také schopen prokázat, že mutace přímo narušily exosom RNA, spíše než nějaký zprostředkující proces.
Tato studie prokázala, že humanizovaný model kvasinek je vhodnou platformou pro testování, které mutace exozomu lidské RNA jsou špatné a které nejsou.
Stručně řečeno, studie ukázaly, že varianty onemocnění, které poškozují exosomy RNA u lidí, tak činí také v kvasinkách. Je možné, že drogy zjištěné v budoucnosti ke zlepšení poškození v kvasinkách se mohou ukázat jako užitečné u lidí.
DP Kasbekar je vědec v důchodu.
Publikováno – 11. května 2025 06:00
