Fot. Struktura pierwszych trzech podjednostek kompleksu Elongatora z zaznaczonymi mutacjami w obrębie podjednostki Elp2 (żółta), które zaburzają procesy neurologiczne – po lewej skan MRI prawidłowego mózgu pacjenta, a po prawej zdjęcia myszy z badanymi mutacjami w obrębie Elp2 i wynik barwienia immunofluorescencyjnego fragmentów ich mózgu, które wskazują na zaburzenia neurogenezy. Autor: dr Sebastian Glatt.

Badania naukowców z laboratorium Maxa Plancka Małopolskiego Centrum Biotechnologii (MCB) Uniwersytetu Jagiellońskiego były prowadzone we współpracy z Uniwersytetem Queensland z Brisbane w Australii. Wyniki opublikowało pismo "Nature Communications". Rzucają one nowe światło na molekularne i genetyczne przyczyny niepełnosprawności intelektualnych i autyzmu, a także fundamentalną rolę tzw. kompleksu Elongatora (jednego z kompleksów białek) w ludzkim organizmie. Pozwoli to naukowcom z całego świata na opracowanie nowych markerów diagnostycznych i potencjalnych terapii dla tych ciężkich zaburzeń neurologicznych – informuje w komunikacie prasowym MCB UJ.

Przez ostatnie trzy lata badacze starali się lepiej zrozumieć związek pomiędzy mutacjami w genie kodującym jedną z podjednostek kompleksu Elongatora a rozwojem mikrocefalii, niepełnosprawności intelektualnej czy zaburzeń ze spektrum autyzmu. – Elongator to duży kompleks białkowy składający się z wielu podjednostek. Wprowadza on modyfikacje chemiczne do cząsteczek tRNA, odgrywających kluczową rolę w translacji – procesie regulującym produkcję wszystkich białek w każdym żywym organizmie – wyjaśnia Tomasz Gawda, magistrant pracujący w Max Planck Research Group i drugi autor publikacji, cytowany w komunikacie. – Wiemy, że mutacje w którejkolwiek podjednostek kompleksu są związane z występowaniem wielu ludzkich chorób o podłożu neurologicznym, jednakże molekularne mechanizmy leżące u ich podstaw były do tej pory słabo poznane – dodaje dr Monika Gaik.

Dzięki multidyscyplinarnemu podejściu naukowcy zdołali połączyć dane kliniczne uzyskane od pacjentów z Australii, Danii, Niemiec, Stanów Zjednoczonych i Francji z eksperymentami prowadzonymi in vivo na modelu mysim, z uwzględnieniem szczegółowych skanów mózgu i testów behawioralnych. Oprócz danych biomedycznych bardzo istotna była również praca zespołu siedmiorga naukowców z Polski. Przeprowadzili oni zaawansowaną analizę biochemiczną oczyszczonego ludzkiego kompleksu Elongatora, dzięki której możliwe było wykazanie na poziomie molekularnym bezpośrednich skutków mutacji zidentyfikowanych u pacjentów z zaburzeniami neurologicznymi. Opublikowane wyniki wyraźnie pokazują, że mutacje w drugiej podjednostce kompleksu Elongatora (Elp2), występujące u pacjentów, hamują aktywność enzymatyczną całego kompleksu i mają bezpośredni wpływ na rozwój ludzkiego mózgu. – Po raz pierwszy byliśmy w stanie oczyścić ten duży ludzki kompleks białkowy i bezpośrednio zbadać w laboratorium szkodliwy wpływ mutacji zaburzających jego funkcjonowanie. Nasze analizy biochemiczne i biofizyczne potwierdziły, że to właśnie kompleks Elongatora jest odpowiedzialny za występowanie obserwowanych fenotypów klinicznych – podsumowuje dr Sebastian Glatt, autor korespondencyjny artykułu i szef grupy badawczej z MCB, który wraz z prof. Brandonem J. Wainwrightem z IMB w Brisbane zainicjował i koordynował cały projekt. 

PAP - Nauka w Polsce