ИСТОРИЯ МЕДИЦИНЫ

Появление "болезни Стивена Хокинга" связали со сбоями в сборке молекул РНК

Молекулярные биологи выяснили, что боковой амиотрофический склероз (БАС) – нейродегенеративная болезнь, от которой страдал астрофизик Стивен Хокинг, может развиться из-за нарушения при сборке молекул короткой РНК miR-218. Результаты исследования опубликовал научный журнал Neuron.

"В отличие от других коротких РНК, влияющих на работу одного гена, молекула miR-218 играет роль "дирижера" генетической активности. Она контролирует целый оркестр из трех сотен участков ДНК, управляющих жизнью моторных нейронов, и при этом miR-218 совершенно разным образом влияет на их работу", – рассказа один из авторов исследования, научный сотрудник Института Солка (США) Нил Амин.

БАС – тяжелое неизлечимое заболевание центральной нервной системы, которое приводит к параличу конечностей и атрофии мышц. Как правило, больные умирают от отказа легких через 2-5 лет после постановки диагноза. Лишь Стивен Хокинг и его соотечественник, гитарист Джейсон Беккер, смогли избежать этого из-за резкого замедления развития болезни. Ученый сопротивлялся ей на протяжении более полувека, постепенно теряя остатки подвижности, пока не умер в марте 2018 года из-за остановки дыхания.

Борьбу с БАС осложняет то, что механизмы развития этой болезни пока остаются неизвестными. Многие ученые предполагают, что у болезни Стивена Хокинга есть генетическая подоплека, однако за последние два десятка лет биологам удалось связать с конкретными генами лишь небольшую часть случаев развития БАС.

Американские молекулярные биологи обратили внимание на то, что фактически все эти участки ДНК связаны с производством молекул так называемых коротких РНК, небольших цепочек нуклеотидов, регулирующих активность различных генов в клетках мозга и других органах тела многоклеточных живых существ. Сбои в их работе часто приводят к формированию раковых опухолей и других серьезных болезней.

Причины развития болезни

Руководствуясь подобными изображениями, Амин и его коллеги детально изучили, как много различных типов коротких РНК вырабатывают клетки мозга пациентов с БАС и сравнили эти данные с аналогичными замерами для здоровых людей. Эти наблюдения показали, что у фактически всех носителей болезни Стивена Хокинга наблюдается резкое снижение в концентрации одной из подобных молекул, miR-218.

Это наблюдение заставило ученых проследить за тем, как изменения в концентрации miR-218 влияли на жизнедеятельность и рост моторных нейронов, массово гибнущих на последних стадиях развития БАС. Для этого ученые модифицировали геном мышей таким образом, что концентрацию этой молекулы РНК в их зародышах можно было гибким образом менять.

Как показали эти опыты, снижение концентрации miR-218 ниже определенного предела, около 36% ниже нормы, действительно приводило к массовой гибели нервных клеток и развитию у мышей аналога БАС. Если концентрация этих молекул была выше, проблемы подобного рода у грызунов никогда не возникали, тогда как почти полное отсутствие miR-218 в организме приводило к гибели зародышей.

Раскрыв важную роль miR-218 в развитии болезни Стивена Хокинга, ученые попытались выяснить, к каким последствиям приводит снижение концентрации этих молекул РНК в нервных клетках. К большой неожиданности исследователей, данный регулятор генетической активности управлял работой сразу трех сотен генов, причем появление или исчезновение молекул miR-218 из клеток влияло на эти участки ДНК разными путями.

Дальнейшее изучение работы этих генов, как надеются ученые, даст узнать механизм гибели нейронов при развитии бокового амиотрофического склероза, и впервые позволит биологам подобрать действенные методы лечения этой пока неизлечимой болезни.

По материалам сайта ТАСС