Лекарство от наследственных болезней будут выделять из паразитического жгутиконосца

Индийские ученые показали, что белковый комплекс RIC, выделенный из одноклеточных паразитических жгутиконосцев лейшманий, нормализует обмен веществ в клетках людей, страдающих тяжелыми наследственными заболеваниями — так называемыми «митохондриальными болезнями», вызванными мутациями митохондриальных генов. Механизм действия RIC состоит в перекачивании из цитоплазмы в митохондрии продуктов тех генов, которые в митохондриальном геноме испорчены, а в центральном (ядерном) геноме — нет.

Примитивные одноклеточные паразиты лейшмании, возможно, вскоре станут спасителями многих людей, страдающих тяжелыми наследственными заболеваниями (фото с сайта www.uni-tuebingen.de)

Примитивные одноклеточные паразиты лейшмании, возможно, вскоре станут спасителями многих людей, страдающих тяжелыми наследственными заболеваниями (фото с сайта www.uni-tuebingen.de)

Митохондрии, маленькие «энергетические станции», обеспечивающие энергией клетки всех эукариот, когда-то были симбиотическими бактериями. В те далекие времена (по разным оценкам, от 1,5 до 3,0 млрд лет назад) их единственная кольцевая хромосома кодировала сотни белков. Вскоре, однако, большая часть митохондриальных генов была перенесена в центральный геном, находящийся в клеточном ядре. Сделано это было, скорее всего, с целью более эффективного контроля над симбионтом и централизации управления симбиотическим комплексом.

Большинство белков, необходимых для функционирования митохондрий, с тех пор попадает в митохондрии извне. Некоторые гены, однако, так и не удалось перенести в ядро — вероятно, из-за того, что кодируемые ими белки очень трудно протащить сквозь мембраны митохондрий. У человека, например, митохондриальная хромосома кодирует всего лишь 13 белков, но все эти белки — жизненно важные. Это ключевые компоненты системы клеточного дыхания, той самой, что обеспечивает нас энергией, окисляя органические вещества при помощи кислорода (список этих белков и всю информацию по ним можно получить здесь).

Кроме того, митохондриальная хромосома человека кодирует 43 транспортных РНК (тРНК), которые необходимы для синтеза этих самых 13 белков. Транспортные РНК преобразуют генетическую информацию, записанную в виде последовательности нуклеотидов, в последовательность аминокислот белковой молекулы.

Это выглядит несколько неэкономно, поскольку точно такие же (если не по строению, то по функции) тРНК кодируются и ядерным геномом. Они обеспечивают синтез всех остальных белков в клетке, кроме тринадцати митохондриальных. Казалось бы, раз уж почти все гены митохондрий перешли в ядро и налажен транспорт продуктов этих генов из цитоплазмы в митохондрию, то можно было поступить точно так же и с митохондриальными тРНК. Почему-то, однако, далекие предки нынешних эукариот этой проблемой не озаботились. Так с тех пор и повелось: в митохондриях свои тРНК, в цитоплазме свои. Как говорится, работает — и ладно.

Впрочем, некоторые эукариоты все-таки сумели наладить импорт отдельных типов тРНК из цитоплазмы в митохондрии. Наиболее эффективная и универсальная белковая система, обеспечивающая такой импорт, обнаружена у очень примитивных паразитических одноклеточных эукариот — лейшманий, возбудителей нескольких очень неприятных заболеваний ( лейшманиозов). Как теперь выяснилось, это эволюционное достижение лейшманий может оказаться спасительным для многих людей, страдающих тяжелыми наследственными заболеваниями.

Дело в том, что митохондриальная хромосома имеет повышенную скорость мутирования. Известно множество так называемых «митохондриальных болезней», неизлечимых наследственных патологий, передающихся по материнской линии и обусловленных мутациями в генах митохондриальных тРНК. У таких больных синтез белков в митохондриях сильно замедлен или происходит с многочисленными ошибками. Дефектные белки не справляются со своей главной задачей — обеспечением клеток, в первую очередь мышечных, необходимой энергией. Это приводит к патологическим изменениям в мышцах, судорожным припадкам и т. д. Врачи до сих пор не имеют в своем распоряжении эффективных средств, позволяющих облегчить страдания таких пациентов.

Индийские биологи из Института химической биологии (Indian Institute of Chemical Biology, Calcutta) сообщили в последнем номере журнала Science о замечательном достижении: им удалось показать, что белки лейшмании, предназначенные для транспортировки цитоплазматических тРНК в митохондрии, отлично справляются со своей работой и в человеческих клетках. Нормальные, «неиспорченные» цитоплазматические тРНК попадают в митохондрии и берут на себя работу своих дефектных митохондриальных «коллег».

Исследователи работали с культурами человеческих клеток, несущих мутации в генах митохондриальных тРНК. Выделенный из лейшманий белковый комплекс RIC (RNA import complex), помеченный флуоресцирующей меткой, после добавления в культуру человеческих клеток сначала обнаруживался только на их поверхности, затем в цитоплазме и, наконец, концентрировался на наружных мембранах митохондрий. Как выяснилось, клетки человека сами «заглатывают» этот белковый комплекс при помощи одного из имеющихся у них механизмов эндоцитоза.

Прикрепившись к наружной поверхности митохондрий, комплекс RIC начинает перекачивать в митохондрии цитоплазматические тРНК. В тех клетках, которые несут митохондрии с мутантными генами тРНК, это приводит практически к полному «выздоровлению»: в митохондриях нормализуется скорость синтеза белка и перестают накапливаться аберрантные, «испорченные» белки. Дыхательная функция полностью нормализуется у 80% клеток. Какие-либо побочные эффекты от введения RIC обнаружены не были, клетки продолжали нормально жить, расти и делиться. Разумеется, речь пока идет только об экспериментах в культуре клеток. Как перенести этот способ лечения митохондриальных болезней на целый организм, пока не ясно. Это отдельная очень сложная задача.

Источник: Bidesh Mahata, Saikat Mukherjee, Sumita Mishra, Arun Bandyopadhyay, Samit Adhya. Functional Delivery of a Cytosolic tRNA into Mutant Mitochondria of Human Cells // Science. 2006. V. 314. P. 471-474.

Александр Марков

Источник :  elementy.ru

Ещё в разделе

Обитатели земных недр не нуждаются в солнечном свете

Глубокая скважина, пробуренная южноафриканскими старателями, позволила ученым обнаружить подземное микробное сообщество, которое просуществовало в полной изоляции от остальной биосферы как минимум три миллиона лет. В сообществе преобладают бактерии, получ

В подводном грязевом вулкане обнаружены неизвестные микробы

Большой грязевой вулкан километрового диаметра, расположенный на дне Баренцева моря, оказался населен тремя типами микробных сообществ, живущих за счет окислени

Люди будут выращивать дома на деревьях

В будущем люди смогут вырастить свой дом, не прибегая к услугам строительных подрядчиков. Профессия строителя исчезнет навсегда, считают архитектор Митчелл Джоачим и его единомышленники.

Фекалии домашних клещей разрушают защитные свойства кожи человека

Клещи, обитающие в домашней пыли, оставляют не только следы. Испражнения пылевых клещей, попадающие на нашу кожу, могут делать ее более уязвимой для различных ал лергенов и раздражителей, говорится в новом исследовании.

Чем больше у жуков рога, тем меньше у них яички

Исследования навозных жуков подкрепляют стереотип о мужчинах с большими спортивными машинами. Согласно новому исследованию, самцы жуков, которые щеголяют сам ыми устрашающими и внушительными рогами, расплачиваются за это самыми крохотными яичками.

Для чего медузам сложные глаза?

Кубомедузы отличаются активным охотничьим поведением и хорошо развитыми камерными глазами, сходными по строению с глазами позвоночных. Однако выяснилось, что фокусное расстояние превышает расстояние до сетчатки, поэтому глаз не может видеть мелких деталей

Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации

Уникальная способность микроба Deinococcus radiodurans переносить огромные дозы радиации основана на высокоэффективной системе репарации (починки) ДНК.

Обнаружено свидетельство сосуществования неандертальцев и людей современного вида

Исследователи под руководством доктора Клайва Финлэйсона (Clive Finlayson) из Гибралтарского музея (Gibraltar Museum), обнаружили в пещерах Гибралтара более 240 каменных орудий и других артефактов, оставленных неандертальцами (Homo neanderthalensis) - вид

Почему американцы не любят Дарвина

В мире одновременно возрастает и интерес, и недоверие к научным результатам

Новые шаги генной терапии

У пожилых людей, а также у больных мышечной дистрофией (общее название группы заболеваний) часто наблюдается уменьшение объема и силы мышц. При физических нагрузках в клетках мышц постоянно возникают мелкие повреждения, которые в норме ликвидируются репар

Под Землей обнаружено огромное количество новых живых существ

Под Землей обнаружено огромное количество новых живых существ

К открытию ежегодной конференции Американского геофизического союза ученые объявили о своем открытии. «Земли населяет огромное количество живых существ».

3,5 млрд лет оксигенного фотосинтеза

3,5 млрд лет оксигенного фотосинтеза

История фотосинтеза древнее, чем предполагалось ранее, считают авторы статьи Early Archean origin of Photosystem II (Раннее архейское происхождение фотосистемы II), опубликованной в журнале Geobiology.

Клетки крови человека превратили в стволовые клетки нервной системы

Клетки крови человека превратили в стволовые клетки нервной системы

Ученые из Немецкого центра исследования рака в Хайдельберге перепрограммировали клетки крови человека и фибробласты в стволовые клетки нервной системы гомогенного типа.

Дельфины устанавливают между собой график охоты

Дельфины устанавливают между собой график охоты

9-летнее исследование выявило необычное поведение дельфинов (рода Афалины), обитающих у побережья Словении. В пределах одной популяции этого вида животные разделились на две группы, которые избегают контакта, охотясь в разное время дня - социальная стратегия, не известная у морских млекопитающих.

Оказывается, поведение пауков изучено еще не полностью

Оказывается, поведение пауков изучено еще не полностью

Как известно, представители рода Черных вдов отличаются своим уникальным поведением, которое предвещает так называемый половой каннибализм: после копуляции самка поедает самца.

У венериной мухоловки могут быть «друзья»

У венериной мухоловки могут быть «друзья»

Американские ученые из штата Северная Каролина выяснили, какие насекомые опыляют венерину мухоловку. В ходе этого эксперимента биологи заметили одну интересную особенность – растение не поедает своих опылителей.

Жуки-бомбардиры могут спасаться даже после съедения

Жуки-бомбардиры могут спасаться даже после съедения

Японские ученые обнаружили уникальную способность жуков-бомбардиров спасаться из желудка проглотившей их жабы. Как известно, жуки-бомбардиры принадлежат к подсемейству Brachyninae семейства жужелиц. Свою известность насекомые заработали благодаря методу активной обороны.

Раскрыты новые способности хамелеонов

Раскрыты новые способности хамелеонов

Ученые из Германии смогли доказать, что у некоторых видов хамелеонов гребни и бугорки на теле способны светится синим цветом в ответ на ультрафиолетовое излучение. Данное явление называется флуоресценцией. Иногда такое свечение можно встретить у водных организмов, значительно реже оно замечается среди наземных животных.

Акулы тоже могут «сидеть» на диете

Акулы тоже могут «сидеть» на диете

Ученым из Калифорнийского университета в Ирвайне при помощи экспериментов удалось подтвердить, что малоголовая молот-рыба может прекрасно себя чувствовать употребляя до 90% исключительно растительной пищи.

Станет ли человек бессмертным?

Станет ли человек бессмертным?

Группа ученых из Великобритании и Голландии провела исследование, целью которого является детальное изучение среды кишечника. В результате проведенного эксперимента биологам удалось увеличить продолжительность жизни червей и мух. Осуществить вышесказанное ученые смогли путем уменьшения активности фермента, который вырабатывается у всех живых существ и, люди, в данном случае, не стали исключением.

Оценка:

Пока комментариев нет