Исследователи сообщают в журнале Science, что мутация в гене, который производит тРНК, действующие только в центральной нервной системе, приводит к «остановке» или приостановке процесса производства белка в нейронных рибосомах. Когда другой белок, идентифицированный исследователями, GTPBP2, также отсутствует, возникает нейродегенерация.
«Наше исследование демонстрирует, что отдельные гены тРНК могут быть тканеспецифично экспрессированы у позвоночных, – говорит Акерман, – и мутации в таких генах могут вызывать заболевание или изменять другие фенотипы».
Это новая область для поиска механизмов заболевания."
Нейродегенерация – процесс, посредством которого зрелые нейроны распадаются и в конечном итоге умирают, – плохо изучен, но он лежит в основе основных заболеваний человека, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона и БАС (боковой амиотрофический склероз, также известный как болезнь Лу Герига).
Хотя причины нейродегенерации все еще выясняются, появляется все больше свидетельств того, что нейроны чрезвычайно чувствительны – гораздо больше, чем другие типы клеток – к нарушениям в том, как образуются белки и как они складываются.
тРНК имеют решающее значение для трансляции генетического кода в белки, рабочие лошадки клетки. тРНК обладают характерной формой клеверного листа с двумя различными "деловыми" концами – один, который считывает генетический код с трехбуквенными приращениями (или триплетами), а другой, который транспортирует строительный блок белка, указанный каждым триплетом (известный как аминокислота ).
У высших организмов тРНК поразительно разнообразны. Например, хотя существует 61 отдельный триплет, распознаваемый тРНК у человека, геном человека содержит примерно 500 генов тРНК.
На сегодняшний день мало что известно о том, почему они так многочисленны, выполняют ли они дублирующие или дублирующие функции, или, возможно, у них есть роли, выходящие за рамки создания белков.
«Множественные гены кодируют почти все типы тРНК», – говорит Акерман. "Фактически, кодоны AGA декодируются пятью тРНК у мышей. До сих пор эта очевидная избыточность приводила к тому, что мы полностью игнорировали потенциал возникновения болезней, связанный с мутациями тРНК, а также других повторяющихся генов."
Акерман и ее коллеги из лаборатории Джексона в Бар-Харборе, штат Мэн, и Фармингтоне, штат Коннектикут., Исследовательский институт Скриппса в Ла-Джолле, Калифорния., и Университет Кумамото в Японии определили мутацию в гене тРНК n-Tr20 как генетическую причину нейродегенерации, наблюдаемой у мышей, лишенных GTPBP2.
Примечательно, что активность тРНК ограничена мозгом и другими частями центральной нервной системы как у мышей, так и у людей. ТРНК, кодируемая n-Tr20, распознает триплетный код AGA (который определяет аминокислоту аргинин).
Дефект n-Tr20 нарушает процесс производства белков. В частности, это заставляет «фабрики», ответственные за синтез белков, называемых рибосомами, останавливаться, когда они сталкиваются с триплетом AGA.
Такое замедление можно в значительной степени преодолеть благодаря работе белка-партнера, называемого GTPBP2. Но когда этот партнер отсутствует – как это происходит у мутантных мышей, которых изучали Акерман и ее коллеги, – задержка усиливается.
Считается, что это движущая сила нейродегенерации, наблюдаемой у этих мышей.