Polyglycinaggregate stören tRNA -Spleißen und antreiben Neurodegeneration

Raghu R. Chivukula, MD, PhD, ein Arztinvestigator in den Abteilungen für Medizin und Chirurgie und das Zentrum für Genommedizin des Massachusetts General Hospital und die Harvard Medical School, ist der leitende Autor eines Papiers, das in veröffentlicht wurde in Wissenschaft, „Polyglycin-vermittelte Aggregation von FAM98B stört die tRNA-Verarbeitung bei GGC-Wiederholungsstörungen.“

F: Wie würden Sie Ihr Studium für ein Laienpublikum zusammenfassen?

Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer -Krankheit und Parkinson -Krankheit sind verheerende und unheilbare Krankheiten. Obwohl viele neurodegenerative Erkrankungen durch eine abnormale Proteinaggregation im Gehirn gekennzeichnet sind, ist ein begrenztes Verständnis darüber, ob und wie aggregierte Proteine eine Dysfunktion des Gehirnzellen verursachen und der Tod eine Hauptbarriere für die Entwicklung wirksamer Behandlungen darstellt.

Inspiriert von ähnlichen Ansätzen bei Herz -Kreislauf -Erkrankungen und Krebs, konzentrierten wir uns auf seltene genetische Formen der Neurodegeneration, um grundlegende Mechanismen aufzudecken, die die Proteinaggregation an Hirnerkrankungen binden. Unsere Arbeit verband die Proteinaggregation in genetischen Formen der Neurodegeneration unerwartet mit einer gestörten Verarbeitung von Transfer -RNAs (TRNAs), was einen wichtigen Mechanismus zeigt, der bei diesen Störungen therapeutisch abzielt.

F: Welche Frage haben Sie untersucht?

Wir haben uns an genetischen Formen der Neurodegeneration interessiert, die durch GGC-Trinukleotid-Wiederholungsausdehnungen verursacht wurden (DNA-Sequenzmutationen, die durch das Kopieren dieser 3-Buchstaben-Sequenz zu oft in einer Zeile verursacht wurden). Diese Mutationen produzieren aggregationsanfällige Proteine mit langen Strecken einer einzelnen wiederholten Aminosäure (Glycin). Interessanterweise, obwohl diese „Polyglycin“ -He-haltigen Proteinaggregate in vielen Geweben und Zelltypen betroffener Patienten nachweisbar sind, scheinen GGC-Wiederholungserweiterungsstörungen nur im Zentralnervensystem eine Krankheit zu verursachen.

Wir wollten genau verstehen, was Polyglycinaggregate für Zellen tun und warum sie für Zellen im Gehirn selektiv toxisch sind.

F: Welche Methoden oder welche Ansatz haben Sie verwendet?

Wir verwendeten einen biochemischbasierten Ansatz zur Herstellung von Polyglycinproteinen in kultivierten Zellen und zur Reinigung der resultierenden Proteinaggregate. Anschließend verwendeten wir Massenspektrometrie, die die Mengen verschiedener Moleküle in einer Probe misst, um den Satz von Wirtszellproteinen, die in diese Aggregate rekrutiert werden, umfassend zu katalogisieren und dadurch aus den Zellen abgebrochen zu werden.

Wir untersuchten die Konsequenzen der Polyglycinaggregation bei der RNA -Verarbeitung in kultivierten Zellen, bestätigten unsere Ergebnisse in Proben des menschlichen Krankheitsgewebens und entwickelten Mausmodelle, um die Folgen von tRNA -Verarbeitungsfehlern im Gehirn funktional zu bewerten.

F: Was haben Sie gefunden?

Wir stellten fest, dass Polyglycinaggregate sowohl in kultivierten Zellen als auch bei menschlichen Patienten den tRNA-Ligase-Komplex (TRNA-LC) spezifisch rekrutieren, einer Gruppe von Proteinen, die für die Verarbeitung gespleißter TRNAs erforderlich sind. Bemerkenswerterweise verursachen Mutationen in anderen tRNA-Spleißgenen auch früh einsetzende neurodegenerative Erkrankungen, die GGC-Wiederholungserweiterungsstörungen ähnlich sind. Wir fanden heraus, dass die Aggregation der tRNA-LC sowohl in kultivierten Zellen als auch in Patientenhirnproben zu fehlverarbeiteten TRNAs führt. Darüber hinaus entwickelten Mäuse, bei denen wir die tRNA-LC im Gehirn abgereichert haben, Neurodegeneration und motorische Koordinationsdefizite, ähnlich denen, die bei GGC-Wiederholungsstörungen beobachtet wurden.

F: Was sind die Auswirkungen?

Unsere Arbeit zeigt einen neuen und unerwarteten Zusammenhang zwischen Proteinaggregation und RNA -Verarbeitungsstörungen bei GGC -Wiederholungskrankheiten.

Die auffälligen Ähnlichkeiten zwischen GGC-Wiederholungsstörungen und zuvor beschriebenen tRNA-Spleißstörungen legen nahe, dass polyglycinabhängige tRNA-Spleißstörungen ein wichtiger Mechanismus sein können, der dem selektiven neuronalen Tod zugrunde liegt. Wichtig ist, dass unsere Ergebnisse auch einen Proof-of-Concept feststellen, dass die Störung der tRNA-LC-Aggregation Zellen vor den pathogenen Wirkungen von GGC-Wiederholungsausdehnungen schützen kann.

F: Was sind die nächsten Schritte?

Unser Labor arbeitet nun aktiv daran, die zellulären und molekularen Folgen in vivo veränderten tRNA -Spleißen im Gehirn zu verstehen. Wir sind sehr daran interessiert, therapeutische Strategien zu entwickeln, die diesen pathogenen Mechanismus bei neurodegenerativen GGC -Wiederholungsstörungen blockieren können.

Quellen: