Lécivý cíl ALS byl nalezen s nápovedou z kvasinek

S pomocí pekarských kvasnic, malého jednobunecného organismu, vedci v USA ríkají, ze nalezli "spicku v brnení" aktuálne nevylécitelného onemocnení Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), také známého jako Lou Gehrigova nemoc. Navrhují, aby jejich nález nabídl nový terapeutický cíl, prinásející novou nadeji pacientum s nicive krutou poruchou, která je zbavuje schopnosti pohybovat, mluvit a nakonec dýchat.
Vedci písou o svém objevu v online vydání z 28. ríjna Nature Genetics.
Soubezný autor Aaron Gitler je docent na genetické oddelení na Stanfordské univerzitní lékarské fakulte v Kalifornii. Ríká v tiskovém prohlásení:
"Prestoze kvasinky a lidé jsou oddeleny miliardovou letovou evolucí, jsme mohli vyuzít sílu genetiky kvasinek k identifikaci neocekávaného potenciálního cíle léku pro ALS."

Protein Clumps

Mnoho poruch, jako jsou ALS, Parkinsonova choroba a Alzheimerova choroba, které postupne znicí mozku, ukazují zvlástní typ shlukování nebo nesprávné poskládání bílkovin v cytoplazme mozkových bunek nebo neuronu (cytoplazma je vnitrní gel, který drzí ruzné slozky bunek). Zhroucení nebo nesprávné posuny proteinu se povazují za zpusobující nebo prispívající k tomuto onemocnení.

"Snazíme se zjistit, proc se tyto bílkoviny agregují v neuronech v mozku a míchu a co se stane, kdyz to udelá," vysvetluje Gitler.
Zatímco prícina ALS není jasná, nedávné studie naznacují, ze RNA-vazebný protein nazvaný TDP-43 muze hrát roli. U mnoha lidí s ALS dochází k tvorbe proteinu v neuronech míchy a nekterí lidé s ALS mají také mutace v tomto proteinu.

Hodnota kvasinkového modelu

Drívejsí práce Gitlera a dalsího studijního autora Robert Farese Jr, starsího vysetrovatele v Gladstone Institute v San Franciscu v Kalifornii je mozné napodobovat ALS v kvasinkách expresí TDP-43 v vyssích hladinách nez normálne: výsledek je, ze protein tvorí smrtelné shluky v cytoplazme kvasinkových bunek.
Gitler vysvetluje hodnotu modelu kvasinek:
"U cloveka muze trvání onemocnení trvat roky pred príznaky, ale v kvasinkách vidíme v cytoplazme bílý protein behem dvou dnu a bunky rychle zacnou umírat."
Po vytvorení modelu kvasinek se Gitler a Farese rozhodli zjistit, zda zmena chování nekterých bílkovin v bunce muze chránit kvasinkové bunky pred poskozením.

Co nasli

Po záskubu s ruznými bílkovinami v kvasinkových bunkách vedci nakonec zjistili, ze blokují produkci bílkovin zvaných Dbr1, coz je enzym podílející se na zpracování RNA, zabranuje hromadení, které je výsledkem nadmerné exprese TDP-43, coz umoznuje bunkám vést normální existence.
Farese ríká, ze systematicky provádejí jejich vyhledávání: neucinili zádné predpoklady o tom, jak TDP-43 poskozuje bunky, ale místo toho "zkoumal celý genom kvasinek a nasel geny, které by mohly zabránit toxicite".
Ríká, ze jeho laborator a laborator Gitlera dospely ke stejnému záveru o Dbr1 samostatne.
Poté testovali a dokázali, ze blokují Dbr1, a to tak, ze opakují výsledky v laboratorních kulturách lidských nervových bunek a v potkaní neuronech, které nadmerne exprimují TDP-43.

Vycistete nadbytecné TDP-43

Vedci zjistili, ze zablokování Dbr1 zpusobuje nahromadení "lariat" v cytoplazme. Jedná se o nezádoucí "smycky" RNA zbývající z kódování DNA na proteiny. Dbr1 orízne otvory, aby usnadnily odstranování a recyklaci bunecných cistících nástroju.
Zablokování Dbr1 zpusobuje hromadení neporusených lariat, které se zdají vycistit prebytecný TDP-43, takze se nevytvárí hrudky. Vedci prokázali, ze to byl prípad vytvorením lariátu s vazebným místem fluorescencního sledovacího proteinu.
První autorka Maria Armakola, rovnez oddelení genetiky na Stanfordské lékarské fakulte, ríká, ze TDP-43 zustává v jádre, ale v nemocných bunkách se shromazduje v cytoplazme a vytvárí shluky.
"Vyvinuli jsme nový zpusob, jak sledovat, kde tyto laryaty jsou v zivých bunkách, a my jsme to videli kdyz chybí Dbr1, laryaty pusobí jako umyvadlo k oddelení TDP-43, "vysvetluje.

Lécebné cíle

Vedci nejsou presne presvedceni o tom, co zpusobuje, ze bunky zemrou v ALS: je to proto, ze defektní TDP-43 táhne esenciální molekuly RNA, které by mely být zaneprázdneny, aby pomohly císt DNA, aby z bílkoviny vysusily z jádra do cytoplazmy nebo defecitivní TDP-43 nefunguje tak, jak by melo, coz je vázat na RNA v jádre? Mozná je to trochu obojí, navrhují.
Bez ohledu na to, co je kvuli slibným výsledkum experimentu z kvasinek, lidských a hlodavcích bunek, výzkumníci doporucují, aby dalsí studie nyní zkoumaly potenciál zablokování Dbr1 nebo vytvorení umelých lariátu k zachycení defektního TDP-43 jako potenciálního cíle pro lécbu ALS.
Armakola ríká, ze se nyní chtejí podívat na to, co se stane, kdyz zablokujete Dbr1 mouchám, cervum a hlodavcum.
"Máme také zájem o identifikaci inhibitoru Dbr1 malých molekul," dodává.
Napsal Catharine Paddock PhD