Болезнь Альцгеймера и эпигенетика
Согласно доклиническому исследованию группы ученых из Университета Буффало, нарушение памяти, связанное с болезнью Альцгеймера, можно восстановить путем ингибирования ферментов, участвующих в аномальной транскрипции генов. Полученные данные могут дать ключ к открытию новых методов лечения болезни Альцгеймера.
Болезнь Альцгеймера сопровождается изменением экспрессии генов в префронтальной коре – области мозга, контролирующей когнитивные процессы. Сосредоточившись на изменениях генов, вызванных эпигенетическими процессами, такими как старение, исследователи смогли обратить вспять повышенный уровень активности патологических генов, которые вызывают дефицит памяти при болезни Альцгеймера.
Упаковка ДНК
Транскрипция генов регулируется важным процессом модификации гистонов, когда гистоны, белки, которые участвуют в упаковке ДНК в хромосомы, модифицируются, чтобы сделать эту упаковку более свободной или плотной. Это, в свою очередь, определяет, как генетический материал получает доступ к транскрипционному механизму клетки, что может привести к активации или подавлению определенных генов.
Исследователи обнаружили, что модификация гистонов H3K4me3 (триметилирование гистонов в аминокислоте лизин 4), которая связана с активацией транскрипции гена, значительно повышена в префронтальной коре головного мозга пациентов с болезнью Альцгеймера и мышиных моделей этого заболевания.
Это эпигенетическое изменение вызвано аномально высоким уровнем гистон-модифицирующих ферментов, которые катализируют модификацию H3K4me3. Исследователи также обнаружили, что когда мыши с болезнью Альцгеймера получали соединение, ингибирующее эти ферменты, у них значительно улучшались когнитивные функции.
Новая мишень
Исследователи определили ряд новых генов-мишеней, в том числе Sgk1, в качестве главного целевого гена эпигенетического изменения при болезни Альцгеймера. В префронтальной коре головного мозга людей с болезнью Альцгеймера и животных моделей этого заболевания транскрипция Sgk1 значительно повышена. По мнению авторов, аномальное метилирование гистона в Sgk1 способствует его повышенной экспрессии. Интересно, что активация Sgk1 также сильно коррелирует с гибелью клеток при других нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз.
Ген Sgk1 кодирует фермент, который активируется клеточным стрессом. Исследователи обнаружили, что он тесно связан с другими измененными генами при болезни Альцгеймера, и, вероятно, может функционировать как своего рода центр, который взаимодействует со многими молекулярными компонентами, чтобы контролировать прогрессирование болезни.
Введение соединения, ингибирующего Sgk1, значительно снизило уровень патологического тау-протеина, который является одним из признаков болезни Альцгеймера, восстановило синаптическую функцию префронтальной коры головного мозга и уменьшило дефицит памяти у животных с болезнью Альцгеймера. Эти результаты подтвердили, что ген Sgk1 является потенциальной мишенью для разработки нового лечения болезни Альцгеймера, которое может быть специфичным и прицельным.
Статья Q.Cao et al. Targeting histone K4 trimethylation for treatment of cognitive and synaptic deficits in mouse models of Alzheimer’s disease опубликована в журнале Science Advances.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University at Buffalo: Study: Memory deficits resulting from epigenetic changes in Alzheimer’s disease can be reversed.