Međunarodni tim predvođen istraživačima sa Univerziteta u Torontu i Instituta Broad MIT-a i Harvarda sastavio je prvu veliku, javno dostupnu mapu koja pokazuje uticaj mutacija na to gde proteini završavaju u ćeliji.
Tim je razvio platformu za snimanje visoke propusnosti za procenu uticaja skoro 3.500 mutacija na lokaciju proteina. Otkrili su da je otprilike jedna od šest mutacija koje izazivaju bolest dovela do toga da proteini završe na pogrešnoj lokaciji u ćeliji.
„Tehnološki napredak u genetskom sekvenciranju omogućio je istraživačima da identifikuju hiljade mutacija proteina koje uzrokuju bolest“, rekla je Džesika Lakost, vodeći autor studije i postdoktorski saradnik u Donnelli centru za ćelijska i biomolekularna istraživanja U of T.
„Sada smo u mogućnosti da identifikujemo ove mutacije kod pacijenata na klinici, ali nemamo pojma kakve su njihove posledice na ćelijske procese. Ova studija je trebalo da pomogne da se premosti taj jaz u znanju.“
Studija je nedavno objavljena u časopisu Cell.
Postoji nekoliko načina na koje genetske mutacije mogu uticati na proteine proizvedene u ćeliji. Na primer, oni mogu da smanje svoju ukupnu stabilnost tako što narušavaju njihovu sposobnost savijanja, menjaju interakciju sa drugim proteinima ili poremete njihovo kretanje u različite delove ćelije.
Dok su prva dva efekta prilično dobro proučena, o trećem se zna mnogo manje. Poboljšanje našeg razumevanja uticaja mutacija na lokalizaciju proteina je od suštinskog značaja za razjašnjavanje kritične uloge ovog kvara u širokom spektru ljudskih bolesti.
Istraživački tim je koristio moćan mikroskop – kao i kompjutersku analizu da bi popunio praznine u njihovoj vizuelnoj analizi – da uporedi ćelijska putovanja koja vrše mutirani proteini sa onima koje čine obični proteini. Kroz ove metode su naučili da se pogrešna lokalizacija dešava mnogo češće nego što se ranije mislilo.
Istraživači su očekivali da su proteini na pogrešnim lokacijama zbog poremećaja u njihovoj interakciji sa drugim proteinima ili zbog signala trgovine koji bi ih normalno vodili na ispravnu lokaciju. Bili su iznenađeni kada su saznali da su glavni pokretači pogrešno postavljenih proteina, u stvari, poremećaj stabilnosti proteina i gubitak njihove sposobnosti da se integrišu u membrane.
„Napravili smo prvu mapu velikih razmera za vizuelizaciju uticaja mutacija na lokalizaciju proteina unutar ćelije“, rekao je Mikko Taipale, glavni istraživač na studiji i profesor molekularne genetike u Donnelli centru i U of T’s Temerti. Medicinski fakultet.
„Niko drugi nije proučavao uticaj patogenih missens mutacija na ovakvoj skali, gde smo pratili kretanje proteina do različitih organela. Obrasci pogrešne lokalizacije koje smo primetili pomažu da se objasni ozbiljnost bolesti uzrokovana određenim mutacijama i poboljšavaju naše razumevanje mutacija koje su manje proučavane.“
Iako se pogrešna lokalizacija proteina ne razume u istom stepenu kao opšti gubitak stabilnosti proteina ili izmenjene interakcije sa drugim proteinima, dešava se skoro isto tako često. Mutacija koja se najčešće povezuje sa cističnom fibrozom uzrokuje da zahvaćeni protein završi u endoplazmatskom retikulumu ćelije, gde ostaje umesto da se pomeri na svoju tačnu lokaciju na površini ćelije.
Terapije lekovima koje promovišu pravilnu trgovinu mutantnim proteinom se trenutno koriste u klinici za rešavanje ovog problema i poboljšanje simptoma pacijenata.
„Učinili smo našu bazu podataka o pogrešnoj lokalizaciji proteina dostupnom kao sveobuhvatan resurs koji drugi istraživači mogu koristiti za proširenje našeg kolektivnog znanja o efektima genetske varijacije na ljudske bolesti“, rekla je Anne Carpenter, glavni istraživač studije i viši direktora Platforme za snimanje u Institutu Broad.
„Jedna posebno korisna primena ovih podataka bila bi da se identifikuju jedinjenja koja bi mogla pomoći mutantnim proteinima da se pravilno lokalizuju za lečenje retkih bolesti.“
