Međunarodni istraživački tim pod vodstvom prof. Ivana Đikića s Instituta za biokemiju II Goethe Sveučilišta u Frankfurtu otkrio je novi mehanizam ključan za proizvodnju staničnih proteina. Ova studija objašnjava razvoj bolesti mrežnice retinitis pigmentosa i otvara vrata novim dijagnostičkim testovima i tretmanima za niz drugih bolesti, uključujući određene vrste raka, Parkinsonovu i Alzheimerovu bolest Geni sadrže bitne upute za izgradnju života, usmjeravajući stanice da proizvedu specifične proteine. Ljudski genom kodira oko 20 000 takvih uputa.Tijekom spajanja, genetski prijepis prolazi modifikaciju u staničnom kompleksu, zvanom spliceosom, koji preuređuje određene segmente unutar glasničke RNK, što rezultira ekspresijom različitih proteina. Spliceosom je sastavljen od oko 200 komponenti koje osiguravaju proizvodnju funkcionalnih proteina koji kontroliraju život stanice. Ako se ovaj kompleks poremeti, to može dovesti do smrti zahvaćene stanice. Iz tog razloga su razvijeni inhibitori spliceosoma koji su testirani kao potencijalni lijekovi protiv raka. Međutim, potpuna blokada splicesome također utječe na zdrave stanice, što rezultira značajnim nuspojavama i prekidom kliničkih pokusa dosad razvijenih inhibitora spliceosoma.
U ovoj međunarodnoj studiji istraživači su sada identificirali mehanizam koji ometa proces spajanja na suptilniji način. Povezan je s određenim dijelom spliceosoma, koji se sastoji od tri podjedinice poznate kao U4/U6.U5. – Već smo znali da su određene mutacije u tim podjedinicama povezane s bolešću očiju retinitis pigmentosa, kaže dr. Cristian Prieto-Garcia s Instituta za biokemiju II, prvi autor studije. – Ono što još nismo razumjeli je točan utjecaj ovih mutacija, kaže.
Pokusi na ribama zebricama u kombinaciji s matematičkim izračunima
U eksperimentima sa ribicama zebricama tim je sada uspio popuniti ovu prazninu u znanju. Njihova otkrića otkrivaju da su podjedinice spliceosoma U4, U5 i U6 normalno stabilizirane kao kompleks proteinom zvanim USP39. Međutim, kada su podjedinice mutirane ili je USP39 odsutan, stabilnost trodijelnog kompleksa je ugrožena, uzrokujući da spliceosom gubi preciznost.
Tijekom spajanja, U4/U6.U5 obično osigurava trenutačno i ispravno ponovno spajanje labavih krajeva nakon što je prijepis izrezan. Bez USP39, ili kada su podjedinice mutirane, ovo ponovno spajanje je odgođeno.
– To povećava vjerojatnost netočnih veza, kao što smo mogli pokazati u računalnim simulacijama, objašnjava Prieto-Garcia. To rezultira neispravno uređenim transkriptima, na temelju kojih stanica zatim proizvodi disfunkcionalne proteine. Oni se nakupljaju i mogu formirati nakupine unutar stanice. Stanice imaju sustav za odlaganje otpada za uklanjanje neispravnih molekula, a ovaj zaštitni mehanizam aktiviran je u stanicama bez USP39. Međutim, s vremenom su ovo “odlaganje smeća” preplavili proteinski agregati, što je dovelo do smrti stanica u mrežnici zebrice.
Iznenađujuće otkriće
“Otkriće ovog mehanizma bilo je neočekivano”, ističe prof. Đikić. “Sumnjamo da bi to također moglo objasniti zašto stanice retine kod pacijenata s retinitis pigmentosa umiru. Neispravne varijante spajanja također mogu igrati ulogu u razvoju neurodegenerativnih bolesti poput Alzheimerove ili Parkinsonove bolesti. S druge strane, ovaj mehanizam može biti usmjeren na nove terapijske pristupe za tipove raka koji uvelike ovise o ispravnoj funkciji spliceosoma.” Neki vrlo agresivni tumori proizvode velike količine USP39 i srodnih faktora spajanja, vjerojatno zbog svoje visoke stope dijeljenja: za održavanje konstantne proizvodnje proteina, oni zahtijevaju vrlo precizno spajanje, funkciju koju USP39 pruža. “Blokiranje USP39 u tim stanicama raka moglo bi ih selektivno ubiti”, objašnjava Đikić. “S druge strane, zdrave stanice, sa svojom puno nižom aktivnošću diobe, bile bi pošteđene. Ovo je pristup koji trenutno istražujemo.”
