Американские ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Висконскинского университета в Мадисоне установили функции ряда белков митохондрий. Благодаря этому они определили причины трех митохондриальных болезней и выдвинули гипотезы по поводу еще двадцати из них. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Митохондриальные заболевания — это группа редких генетических болезней, которые встречаются у 1 человека из 4,3 тысячи. Так как митохондрии предоставляют энергию практически всем клеткам организма, симптомы митохондриальных заболеваний охватывают все тело. Они наиболее ярко проявляются в тканях и органах, которые тратят больше всего энергии: сердце, мозг, мышцы. К симптомам митохондриальных заболеваний относятся проблемы с ростом, усталость, слабость, эпилептические приступы, отсталость в развитии, умственная отсталость, проблемы со зрением. Причиной этих заболеваний является дефект в 1 из 1,3 тысячи белков митохондрий, но ученые мало знают об их функциях. Из-за этого диагностика и лечение митохондриальных болезней затруднены.
Ученые использовали технологию CRISPR/Cas, чтобы удалить отдельные гены из линии человеческих клеток. В результате получился набор родственных линий клеток. Удаленные гены кодировали 50 митохондриальных белков с неизвестной функцией и 66 — с известной. Далее исследователи изучили каждую из полученных линий клеток, чтобы установить функции белков. Они отслеживали рост клеток, а также количественно определили содержание 8433 белков, 3563 липидов и 218 метаболитов для каждой клеточной линии. Для этого авторы использовали масс-спектрометрию. С помощью полученных данных ученые разработали приложение MITOMICS, в котором есть инструменты, позволяющие анализировать и идентифицировать биологические процессы.
Полученные данные помогли ученым определить причины трех митохондриальных заболеваний. Одно из них, мультисистемное расстройство развития, вызывается дефектом в главном молекулярном пути, который используется для выработки энергии. Ученые выявили эту болезнь у одного пациента, при этом у него не было мутаций ни в одном из генов, которые обычно связывают с этим расстройством. Оказалось, что у него есть мутация, связанная с митохондриями. Другой болезнью является синдром Паскуаля-Кастровьехо 1-го типа, который характеризуется специфическими чертами лица и выраженной умственной отсталостью. Причиной оказалась мутация в гене RAB5IF, которая нарушает синтез белка, кодируемого другим геном, TMCO1. Ученые показали, что именно эта мутация ответственна за один случай этого синдрома и два случая заячьей губы в одной семье из Турции. Наконец, мутация еще одного гена нарушает хранение сахаров, что приводит к фатальному аутовоспалительному синдрому. Ученые также обнаружили данные, которые могут быть связаны с еще 20 митохондриальными болезнями.
Разработанное исследователями приложение MITOMICS доступно всем и обладает понятным интерфейсом. Ученые надеются, что их результаты помогут идентифицировать новые биомаркеры и разработать новые методы диагностики митохондриальных болезней. Их долгосрочная цель — понять митохондрии настолько, чтобы можно было вмешиваться в их работу в терапевтических целях.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
