Нарушения памяти, болезнь Альцгеймера и микроРНК
МикроРНК как ключевой регулятор способности к обучению и болезни Альцгеймера
LifeSciencesToday по материалам DZNE: A micro-RNA as a key regulator of learning and Alzheimer's disease
В течение многих лет в центре внимания молекулярных биологов находились молекулярные клеточные машины – белки. Однако за последние два десятилетия появился еще один класс жизненно важных молекул – малые РНК, в том числе микроРНК (micro-RNA). В настоящее время хорошо известно, что микроРНК играют ключевую роль в регуляции функции клеток.
Длина гена микроРНК равна одной сотой длины типичного гена, кодирующего матричную РНК (мРНК). Матричная РНК ответственна за сборку белков. Гены микроРНК могут контролировать важнейший процесс сборки белка, кодируя короткую цепочку микроРНК, связывающуюся с мРНК и эффективно блокирующую синтез.
«По оценкам, микроРНК регулируют синтез 300-400 белков. Этот класс молекул может рассматриваться в качестве выключателя, координирующего переход клетки из одного состояния в другое», – объясняет профессор Андре Фишер (André Fischer), научный сотрудник Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний (Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen, DZNE).
Профессор Фишер и его группа идентифицировали микроРНК, регулирующие процессы обучения и, вероятно, играющие центральную роль в развитии болезни Альцгеймера. На модели этого заболевания, воспроизведенной на мышах, ученые показали, что в мозге таких животных слишком много микроРНК, называемых miRNA 34c, и снижение уровня этой микроРНК восстанавливает у них способность к обучению. Таким образом, идентифицирована новая молекулярная мишень, которая может быть использована для диагностики и лечения болезни Альцгеймера. Исследование было проведено в сотрудничестве с учеными Европейского института неврологии в Гёттингене (European Neuroscience Institute Göttingen), Гёттингенского университета (Georg-August-Universität Göttingen), Мюнхенского отделения DZNE, а также с исследователями из Швейцарии, США и Бразилии.
miRNA 34c была идентифицирована с помощью высокотехнологичного метода, называемого массовым параллельным секвенированием. Профессор Фишер и его коллеги определили полный состав РНК в гиппокампе – области мозга, связанной с обучением и долговременной памятью – и сравнили его с РНК всего мозга. Уровень miRNA 34c в гиппокампе оказался повышенным, особенно в течение нескольких часов после фазы обучения.
«Мы предполагаем, что функция microRNA 34c заключается в подавлении происходящего в процессе обучения синтеза целого ряда белков», – говорит профессор Фишер. «Поэтому слишком большое количество microRNA 34c приводит к блокированию обучения, что в точности соответствует тому, что было показано в последующих экспериментах».
В мозге старых мышей, обучение которых идет заметно медленнее, чем молодых животных, действительно гораздо больше microRNA 34с. Уровень microRNA 34c был повышен и у мышей с моделью болезни Альцгеймера. Для таких мышей, несущих генетическую мутацию, приводящую к развитию болезни Альцгеймера у человека, характерно ухудшение памяти.
По мнению ученых, microRNA 34c играют аналогичную роль и в организме человека. Профессор Фишер и его коллеги показали, что уровни этой микроРНК повышены и в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера.
В последующих экспериментах на мышах ученые показали, microRNA 34c действительно участвует в патогенезе болезни Альцгеймера и нарушений памяти. Искусственное повышение уровня microRNA 34c у нормальных мышей приводит к ухудшению памяти. В то же время снижение их уровня восстанавливает способность к обучению у мышей с моделью болезни Альцгеймера и у старых животных.
«Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, связаны со многими факторами. Мы надеемся, что с идентификацией microRNA 34c мы нашли важное промежуточное звено патогенеза этого заболевания», – говорит профессор Фишер.
По его мнению, microRNA 34c является хорошим кандидатом на роль молекулярной мишени новых лекарственных препаратов для лечения болезни Альцгеймера.
Статья Zovoilis et al. microRNA-34c is a novel target to treat dementias опубликована в The EMBO Journal.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
29.09.2011