Ядерний білок, що має назву гетерогенний ядерний рибонуклеопротеїн A1 або hnRNP A1 і який аномально виявляється за межами ядра клітини у людей з нейродегенеративними захворюваннями, такими як розсіяний склероз (РС), має важливе значення для функціонування та виживання нервових клітин.
Це результати нового дослідження, проведеного канадськими вченими, у процесі якого вони вивчали нервові клітини, вирощені в лабораторії. У поєднанні з попередніми даними, які показують, що неправильна локалізація hnRNP A1 пов’язана з утворенням токсичних, стійких стресових гранул, отримані цими дослідниками результати свідчать про те, що поєднання як втрати активності hnRNP A1 в ядрі, так і його токсичних ефектів поза ним, ймовірно, призводить до нейродегенерації.
«У пацієнтів з РС дисфункція А1 у нервових клітинах викликає їхню загибель та пошкодження, також відомі як нейродегенерація», – повідомляє у прес-релізі Майкл Левін (Michael Levin), один з авторів дослідження, професор медичного коледжу при університеті провінції Саскачеван (USask).
«Ми сподіваємося, що це дослідження призведе до розробки лікарських засобів, які будуть пригнічувати нейродегенерацію та поліпшать життя людей, що страждають на РС», – додав Левін, який також обіймає посаду голови програми Клінічного дослідження розсіяного склерозу Саскачевана.
Дослідження, що має назву «Руйнування гетерогенного ядерного рибонуклеопротеїну А1 призводить до пошкодження нейритів, зміненої біології стресових гранул та клітинної токсичності в диференційованих нейронних клітинах», було опубліковане в журналі eNeuro.
Ядро клітини, яке координує її діяльність, містить всю клітинну генетичну інформацію і є місцем, де ця інформація трансформується в інформаційну (матричну) РНК (мРНК), проміжну молекулу, яка керує виробництвом білка. HnRNP A1 – це ядерний білок, який бере участь у виробництві, модифікації та транспортуванні мРНК.
Неправильну локалізацію ядерних білків, що зв’язують РНК, у тому числі hnRNP A1, в цитоплазмі – клітинному просторі, що оточує ядро – вчені наразі пов’язують з нейродегенеративними захворюваннями, такими як бічний аміотрофічний склероз, відомий як БАС і РС.
Є припущення, що цей зв’язок пов’язаний із втратою hnRNP A1 функції в ядрі та/або збільшенням його токсичності в цитоплазмі, а саме у вигляді аномальних, стійких стресових гранул. Гранули стресу — це невеликі згустки білків, що зв’язують РНК, і молекул мРНК, які природним чином утворюються у відповідь на клітинні стреси.
Хоча ці згустки зазвичай руйнуються після припинення дії початкового стресу, при деяких нейродегенеративних захворюваннях вони аномально зберігаються і мають зв’язок з токсичним накопиченням інших білків.
Важливо зазначити, що Левін і його колеги раніше виявили аномальні стресові гранули, пов’язані з hnRNP A1, в мозку пацієнтів з РС.
Проте, роль втрати hnRNP A1 ядром клітини при нейродегенерації залишається вивченою недостатньо.
Щоб прояснити це питання, канадські вчені проаналізували активність генів, стан та функції нервових клітин, а також утворення стресових гранул у вирощених в лабораторії нервових клітинах з цим ядерним білком і без нього.
Перш за все, дослідники виявили, що 1561 ген був диференційовано активований між цими клітинами: 782 гени були значно пригнічені, а 779 були значно активовані в нейронах без hnRNP A1. Ці гени в основному були залучені до біологічних процесів, пов’язаних з метаболізмом РНК, складанням РНК-зв’язуючих білкових комплексів, а також функцією, структурою і смертю нервових клітин.
Примітно, що 89,9% цих генів надавали інструкції для утворення білків, здатних зв’язувати hnRNP A1. «Це дає підґрунтя для припущення, що порушення в ідентифікованих генах можуть бути пов’язані з відсутністю зв’язування та належної обробки» утворених молекул мРНК білком hnRNP A1, вважають дослідники.
Подальші дослідження підтвердили, що втрата hnRNP A1 негативно впливала на функцію та виживання нервових клітин, а також на збірку стресових гранул.
Зокрема, нервові клітини без hnRNP A1 мали значно меншу кількість і коротші структури, що беруть участь у комунікації нервових клітин, підвищену загибель і значно меншу кількість і менші стресові гранули порівняно з незміненими нервовими клітинами.
Ці висновки «підтверджують життєво важливу роль, яку hnRNP A1 відіграє в метаболізмі РНК, і свідчать про те, що втрата функції hnRNP A1 призводить до порушення життєздатності нейронів через індукцію шляхів загибелі клітин і порушення процесу обробки РНК», – повідомляють вчені.
Таким чином, дані підтверджують припущення про те, що порушення hnRNP A1 відіграє важливу роль у патогенезі нейродегенеративних захворювань.
Крім того, канадські вчені зазначають, що, хоча це дослідження пролило світло на механізми, які лежать в основі втрати функції hnRNP A1 в ядрі та нейродегенерації, механістичний зв’язок між цитоплазматичним hnRNP A1 і нейродегенерацією все ще не виявлений.
«Проте, швидше за все, це є поєднанням як цитоплазматичного посилення токсичності, так і втрати ядерної функції hnRNP A1, що призводить до нейродегенерації при неврологічних захворюваннях», — підсумували дослідники.
Зараз вчені з університету провінції Саскачеван використовують цю інформацію для тестування ліків, які повертають назад процес нейродегенерації у вирощених в лабораторії нервових клітинах, що імітують ті клітини, які виявляються у людей з РС.
«Ці висновки мають значення для широкого спектру неврологічних захворювань», – вважають дослідники.
«Наша мета – запобігти нейродегенерації і завдяки цьому покращити життя людей з РС», – додав професор Левін.
