Istraživači sa Medicinskog fakulteta Bejlor, Instituta za neurološka istraživanja Jan i Dan Dankan (Duncan NRI) u Teksaškoj dečijoj bolnici i saradničke institucije stekli su novi uvid u molekularne promene koje dovode do Retovog sindroma, teškog neurološkog poremećaja uzrokovanog mutacijama u kodiranju gena MeCP2. metil-CpG vezujući protein 2 (MeCP2).
Tim izveštava u časopisu Neuron da gubitak MeCP2 u odraslom dobu izaziva trenutnu progresivnu disregulaciju stotina gena – neki se aktiviraju dok su drugi potisnuti – i ove promene se dešavaju mnogo pre bilo kakvih merljivih nedostataka u neurološkoj funkciji.
Protein MeCP2 je najviše eksprimiran u neuronima – moždanim ćelijama gde, poput dirigenta orkestra, MeCP2 usmerava ekspresiju stotina gena. Kada mutacije proizvode nefunkcionalni MeCP2 protein, provodnik više nije prisutan da usmerava harmoničnu ekspresiju gena potrebnih za normalno funkcionisanje mozga. Nastali nesklad u ekspresiji gena dovodi do Retovog sindroma.
„U trenutnoj studiji, naš cilj je bio da bolje razumemo molekularne promene koje se dešavaju nakon gubitka funkcije MeCP2. Prethodna istraživanja su pokušala da to urade proučavanjem stanja kod životinja koje imaju teške simptome poremećaja. Međutim, bilo je teško odvojite molekularne promene izazvane gubitkom MeCP2 od onih koje se dešavaju tokom razvoja ili su posledica bolesnih neurona“, rekao je prvi autor dr Sameer S. Bajikar, koji je radio u laboratoriji dr Huda Zoghbi tokom većeg dela ovog projekta. Bajikar je trenutno docent na Univerzitetu Virdžinije.
Tokom razvoja organizma, mnogi geni se eksprimiraju i potiskuju — mnoge „harmonije“ se sviraju istovremeno, stvarajući složenu kompoziciju. Može biti izazovno razlikovati harmonije koje nastaju usled nedostatka MeCP2 od ostalih.
Istraživači su tražili način da pojednostave složene harmonije kako bi mogli da identifikuju one koje potiču od disregulacije MeCP2. Saznanje da je funkcija MeCP2 neophodna tokom celog života, da je direktor MeCP2 aktivan tokom celog života organizma, inspirisalo je istraživače da se fokusiraju na život odraslih, vreme koje je prošlo u razvoju, kada više nema sviranja razvojnih kompozicija.
„Uslovno smo izbrisali Mecp2 kod odraslih miševa, koji reprodukuje sve karakteristične deficite i preranu smrt uočene kod muških životinja kod kojih je Mecp2 izbrisan od začeća. Zatim smo sistematski procenjivali ekspresiju gena, kao i događaje uključene u regulaciju ekspresije gena, na više puta nakon gubitka Mecp2 kod odraslih“, rekao je Bajikar.
„Otkrili smo da delecija Mecp2 kod odraslih menja ekspresiju mnogih gena vrlo rano nakon gubitka Mecp2, ekspresija nekih gena je povećana dok je drugih smanjena. Ove promene u ekspresiji gena su vremenom postale robusnije i odražavale su one kod Mecp2 germline nokaut miševa.
„Ovi podaci su otkrili molekularnu kaskadu koja pokreće bolest nezavisno od bilo kakvog doprinosa razvoju – uspeli smo da identifikujemo ‘harmonije’ koje dolaze od disregulacije MeCP2.“
Tim je takođe otkrio da su i geni koji su uporno regulisani nagore i naniže bili visoko obeleženi metilnim hemijskim grupama. Metilacija citozina unutar i blizu gena reguliše njihovu ekspresiju. Mnogi od gena koji su disregulisani usled gubitka MeCP2 direktno su povezani sa funkcijom neurona, a pokazalo se da neki od ovih gena direktno moduliraju bolest izazvanu MeCP2.
Ključni nalaz iz ove studije je da su se deficiti na nivou neuronskog kola pojavili nakon disregulacije ekspresije gena, što sugeriše da delecija Mecp2 prvo dovodi do dvosmerne disregulacije ekspresije gena, a to zauzvrat doprinosi smanjenoj funkciji neurona.
„Naši podaci takođe pružaju resurs za identifikaciju gena koji su disregulisani nizvodno od MeCP2, ali uzvodno od deficita na nivou kola i kritični su za ispravnu funkciju neurona. Ovi geni zahtevaju dalje proučavanje“, rekao je Zoghbi, ugledni profesor usluga u Bailor-u, direktor Duncan-a. NRI i istraživač Medicinskog instituta Hauard Hjuz.
„Na kraju, naši podaci pokazuju da postoji vremenski period kada se dešavaju molekularni događaji nizvodno od MeCP2, ali pre nego što se mogu izmeriti očigledne fiziološke posledice“, rekao je Zogbi. „Istraživanje specifičnih promena tokom ovog prozora biće važno za potpunu karakterizaciju putanje molekularnih događaja koji dovode do Retovog sindroma.“
