Profesor Megumu K. Saito i njegove kolege su otkrili da SMN, protein uključen u spinalnu mišićnu atrofiju (SMA), promoviše funkcionalno sazrevanje mitohondrija regulacijom ekspresije miRNA zajedno sa MIOD1 tokom diferencijacije skeletnih mišića.
Spinalna mišićna atrofija (SMA) je urođena neuromuskularna bolest uzrokovana mutacijama gubitka funkcije u genu SMN1 koji kodira protein motornog neurona preživljavanja (SMN). Iako se SMA tradicionalno smatra bolešću motornih neurona, nedavno su prijavljene i lezije specifične za skeletne mišiće, što skeletne mišiće čini novom potencijalnom terapijskom metom za SMA. U ovoj studiji, istraživačka grupa je istraživala patogenezu lezija skeletnih mišića SMA koristeći mioblaste ustanovljene iz iPS (SMA iPS) ćelija dobijenih od SMA pacijenata.
Grupa je takođe generisala iPS ćelije sa nedostatkom SMN1 tako što je obarala SMN1 u iPS ćelijama dobijenim od zdravih osoba (ne-SMA iPS ćelije) korišćenjem shRNA. Istraživački tim je otkrio da su i ćelije skeletnih mišića koje su se razlikovale od iPS ćelija sa nedostatkom SMN1 i SMA iPS ćelije pokazale smanjenu potrošnju kiseonika u mitohondrijima. Štaviše, nivoi ekspresije endogenih MIOD1, miR-1 i miR-206, kritični za mitohondrijalne funkcije tokom diferencijacije skeletnih mišića, takođe su smanjeni.
Zatim je grupa istraživala funkciju SMN tokom diferencijacije skeletnih mišića. Diferencijacija skeletnih mišića od ne-SMA iPS ćelija povećala je ekspresiju SMN1 nakon tri dana, a SMN proteini su ravnomerno raspoređeni u jezgrima ćelija. Ova zapažanja sugerišu da je SMN interagovao sa DNK kako bi kontrolisao transkripciju tokom diferencijacije. Dosledno, ChIP-kPCR je otkrio da se SMN vezuje za genomski region uzvodno od mesta početka transkripcije MIOD1. Štaviše, analiza ko-imunoprecipitacijom potvrdila je da su SMN i MIOD1 proteini fizički interagovali.
Prethodne studije su pokazale da se transkripcija miR-1 i miR-206 reguliše vezivanjem MIOD1 za njihove transkripcione regulatorne regione. Stoga su istraživači ispitali vezivanje SMN za transkripciona regulatorna mesta miR-1 i miR-206 pomoću ChIP-kPCR i otkrili da je takođe vezan za ove miRNA gene. Ovi rezultati sugerišu da je SMN specifično uključen u regulaciju transkripcije MIOD1, miR-1 i miR-206 tokom diferencijacije skeletnih mišića.
Konačno, grupa je ispitala da li bi uvođenje miR-1 i miR-206, smanjenih u SMA modelu, u skeletne mišiće bilo efikasan tretman za SMA. Rezultati su pokazali povećanu potrošnju kiseonika u mitohondriji i poboljšano formiranje ćelija miotube nakon uvođenja miR-1 i miR-206. Funkcionalno, miR-1 i miR-206 transfekcije su vratile brzinu kontrakcije ćelija miotube iz SMA modela miševa na nivoe koji su uporedivi sa onima u ćelijama miotube divljeg tipa. Ovi rezultati sugerišu da su miR-1 i miR-206 moćne mete za spasavanje patologije skeletnih mišića u SMA.
Ova studija je identifikovala jedan od patogenih mehanizama lezija skeletnih mišića u SMA. Istraživački tim se nada da će njihov rad dovesti do razvoja novih terapija ciljanjem na skeletne mišiće u budućnosti.
