Strona główna > biologia, medycyna, nauka > Przeskoczyć STOP

Przeskoczyć STOP

Czasem wystarczy zmiana jednej litery w sekwencji genu, żeby całkiem zepsuć białko. Może się tak zdarzyć, jeśli z kodonu oznaczającego aminokwas zrobi się kodon STOP – sygnał dla rybosomu, że tu jest koniec białka i należy zatrzymać translację. Wtedy produkowane białko jest krótsze, co bardzo często wiąże się z utratą jego aktywności. Poza tym takie mRNA ulegają degradacji w procesie zwanym NMD (nonsense-mediated mRNA decay). Selekcja mRNA, które zostaną zniszczone, jest związana ze splicingiem albo z terminacją translacji (Amrani 2006). Inaktywacja kilku głównych białek zaangażowanych w NMD powoduje, że transkrypty zawierające przedwczesny kodon STOP stają się bardziej stabilne, a rybosomy czasem są w stanie ominąć taki kodon. NMD jest wykorzystywane do oczyszczania komórki także z innych „dziwnych” transkryptów (Mendell i in. 2004).

Ponieważ 5-15% jednogenowych chorób genetycznych wiąże się z punktowymi mutacjami wprowadzającymi przedwczesny kodon STOP (Mendell i Dietz 2001), naukowcy sprawdzili, czy dałoby się je leczyć wpływając na NMD. Początkowo badania przeprowadzono na mysich modelach dystrofii mięśniowej Duchenne’a (DMD) i mukowiscydozy z użyciem gentamycyny. Wyniki były na tyle obiecujące, że sprawdzono, jak ten związek działa na ludzi. I niestety okazało się, że choć produkcja brakujących białek wzrastała, to lek był zbyt słaby, jego podawanie mało wygodne, a skutki uboczne zbyt niebezpieczne. Ale pomysł był dobry. Naukowcy zabrali się zatem do szukania cząsteczki, która działałaby podobnie, ale miałaby mniej wad. I tak dochodzimy do PCT124.

Nature opublikowało właśnie pracę, która opisuje znalezienie i pierwsze badania nad PTC-124 (Welch i in. 2007). Naukowcy przetestowali 800000 małych cząsteczek, szukając takiej, która działałaby na NMD. Najlepsza z nich – PTC124 – posłużyła do dalszych doświadczen. Najpierw przeprowadzono badania na liniach komórkowych, i stwierdzono, że ten nowy związek selektywnie zmusza rybosomy do przeskoczenia przedwczesnych kodonów STOP, niezależnie od tego, który z trzech się pojawił (ale najlepiej na UGA), ale nie wpływa na przechodzenie przez prawidłowe kodony terminacyjne. Poza tym działa w znacznie mniejszych stężeniach, niż gentamycyna. Po liniach komórkowych (obejmujących mysie i ludzkie komórki z mutacją powodującą dystrofię mięśniową Duchenne’a) naukowcy zajęli się całymi myszami. Okazało się, że w badaniu trwającym 2 miesiące myszy z dystrofią, którym podawano PCT124, zaczęły produkować dystrofinę, były silniejsze, niż dystroficzne myszy z grupy kontrolnej, a ich mięśnie nie uszkadzaly się tak szybko. Naukowcy wykluczyli wpływ PTC124 na stabilność mRNA, i stwierdzili, że nie wpływa na normalną terminację translacji. Pod tym względem nowa cząsteczka jest lepsza od gentamycyny, ktora powoduje też przeskakiwanie rybosomów przez normalne kodony STOP.

Niedługo zapewne dowiemy się, czy PTC-124 pomaga też ludziom. Na razie wygląda na to, że nie szkodzi – I faza badań klinicznych na małej grupie zdrowych ochotników nie wykazała szkodliwych efektów ubocznych (Hirawat i in. 2007). Faza II – badania na większej grupie chorych – ponoć już trwa. Niestety to ona jest najtrudniejsza dla każdego leku – może się jednak okazać toksyczny, albo po raz kolejny wykazać, że to, co działa na komórki na szalce i na myszy, nie zawsze działa na ludzi. Ale jeśli się uda, to zostanie jeszcze III faza, w której bierze udział duża grupa pacjentów. I dopiero wtedy można uznać, że lek jest na tyle skuteczny i bezpieczny, że powinien zostać dopuszczony do sprzedaży. Więc może niedługo będziemy mieć w aptekach pigułkę działającą na tak różne choroby jak mukowiscydoza i dystrofia mięśniowa Duchenne’a.

Orac, dzięki za inspirację

Kategorie:biologia, medycyna, nauka Tags:
  1. sz
    Maj 1, 2007 o 6:09 pm

    jakim cudem mozna odroznic prawidlowy stop od nieprawidłowego? chyba tylko po kontekście. ale jezeli tak jest, i wszystkie prawidlowe maja ten kontekst to znaczy ze to co nazywamy stopem to nie jest stop tylko jego element a prawdziwym stopem jest stop+kontekst. a to z kolei by znaczylo ze ta czarodziejskiej czasteczka (albo jej podobna) musiala byc aktywna podczas ewolucji tych mechanizmow. jezeli byla aktywna to nie mogla przestac byc aktywna bo by bardzo duzo dzialajacych genow zmienilo interpretacje. a przeciez nie jest aktywna skoro tamci panstwo szprycują nią myszy. cos tu nie gra!

  2. Maj 1, 2007 o 7:26 pm

    Oj, różnice między prawidłowym (PKS😉 a nieprawidłowym (NKS) to długa historia, ale tak w skrócie to rzeczywiście wygląda na to, że chodzi o kontekst, w którym jest kodon STOP (choć co do szczegółów, to jeszcze nie wszystko jest oczywiste). Za kodonem STOP jest 3’UTR (obszar nieulegający translacji), który często ma różne sekwencje sygnałowe i wiąże różne białka. Jedna różnica to prawdopodobnie to, co siedzi w/na tym 3’UTR, bo jak się wytnie prawdziwą sekwencję kodującą za NKS, to zaczyna się on zachowywać jak PKS, a jak się sztucznie przedłuży 3’UTR to PKS zaczyna się zachowywać jak NKS. No i oczywiście sprawa związków z wycinaniem intronów. Np. u ssaków STOP jest rozpoznany jako NKS, kiedy poniżej (czyli w kierunku 3′) znajduje się miejsce łączenia egzonów (oddalone o co najmniej 50nt). Przy splicingu tam siedzi kompleks białek, do którego należą także te, które kierują cząsteczkę mRNA do degradacji związanej z NMD. I do tego jeszcze jest teoria o „pionierskiej rundzie” translacji, podczas której coś się pewnie dzieje (wiążą się inne białka?), bo wygląda na to, że tylko na początku translacji mRNA może być wysłane do NMD-degradacji, a później już jest za późno.

    Ale czemu uważasz, że taka cząsteczka musiała towarzyszyć ewolucji tego mechanizmu? Ja myślę, że gdyby była, to cały mechanizm NMD nie byłby potrzebny, bo rybosomy nie spadałyby z NKSu i robiłyby prawidłowe białka mimo mutacji.

  3. sz
    Maj 3, 2007 o 1:42 am

    moj tok myslenia jest nastepujacy:
    1. normalnie organizm dziala bez PCT124 (lub podobnych)
    2. dodanie PCT124 zmienia interpretacje nieprawidłowych stopów ze przestaja byc stopami
    3. zmiana interpretacji „przypadkowo” jest taka ze ogranizm dalej dziala dobrze
    4. wiec to nie przypadek tylko te wszystkie geny byly pisane „z myślą” o dzialaniu takim jak w obecnosci tej czasteczki naprawiajacej

    moj wniosek nr 4 wyglada mi podejrzanie bo gdyby ewolucja dzialala w obecnosci tej (lub podobnej) czasteczki to niby czemu obecnie jej nie ma teraz – tak podstawowy mechanizm nie mogl przeciez nagle zniknac, bo zaklocilby za duzo rzeczy. a moze wlasnie to sie stalo? zaklocil i dlatego oni sie bawią w PCT124? tylko ze to musialoby sie stac niedawno bo inaczej ewolucja wytworzylaby duzo genow ktore do prawidlowego dzialania uzywaja wlasnie NKS i uzycie naprawiacza je psuje (wszystkie na raz – czyli masakra). ale nie moze to byc niedawno bo dziala tak samo na myszy i ludzi? a moze moze?😛

  4. Maj 3, 2007 o 9:12 am

    Jak wspomniałam, normalnie ten system działa na dużo różnych „dziwnych” transkryptów, np. na mRNA z transpozonów, a poza tym wydaje się, że organizm wykorzystuje ten mechanizm do regulacji paru normalnych genów. Jak te inne są rozpoznawane, i co jest sygnałem jeszcze za dobrze nie wiadomo. Praca Medghalchi i in. pokazuje, że funkcjonowanie NMD jest konieczne, bo mysie embriony pozbawione genu rent1 (białko zaangażowane w NMD) nie przeżywają i to już na etapie implantacji. Ale zapewne nie ma możliwości rozróżnienia między tymi, na które musi działać, a tymi, które mógłby sobie odpuścić, bo powoduje choroby.

    Czy PCT124 na dłuższą metę (albo u rozwijających się organizmów) nie będzie jednak szkodliwe, powinno wyjść w badaniach klinicznych. Ale może jest wystarczająco wybiórcze, żeby działać tylko na nieprawidłowe stop. Tak naprawdę nie jest do końca jasne (albo nie jest opublikowane), jak ono działa.

  5. Lipiec 10, 2007 o 9:38 am

    […] Wiele grup badawczych pracuje nad sposobami zwalczania tych chorób. Jedni próbują nauczyć rybosom przeskakiwać nieprawidłowe kodony STOP, inni modyfikują splicing […]

  1. Lipiec 26, 2007 o 2:33 pm
  2. Wrzesień 16, 2008 o 5:25 pm

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: