Группа исследователей из лаборатории Джексона, работающая в сотрудничестве с исследователями из Бригама и женской больницы и Гарвардской медицинской школы в Бостоне, показывает, что гранулы РНК – ключевые игроки в процессинге информационной РНК (мРНК) – могут влиять на развитие глаз, что приводит к ювенильная катаракта у людей и мышей.
Исследование, опубликованное в выпуске журнала Science от 25 марта, также демонстрирует первую связь между гранулами РНК и глаукомой, поскольку у людей и мышей, участвовавших в исследовании, развилась глаукома.
В лаборатории профессора Джексона и исследователя Медицинского института Говарда Хьюза Саймона Джона, доктора философии.D., соавторы исследования Стивен Книлэнд, Ph.D., и Гарет Хауэлл, доктор философии.D., идентифицировал неисправный ген у мышей, у которых развиваются как катаракта, так и глаукома. Ген Tdrd7 не может построить необходимый белок и нарушает развитие хрусталика глаза мыши. У мышей, у которых отсутствовал белок, развилось высокое внутриглазное давление и повреждение зрительного нерва – признаки глаукомы – а также катаракта.
Команда Джона узнала, что Салил А. Лачке, к.D., Бригама и женской больницы и Гарвардской медицинской школы, затем научным сотрудником лаборатории Ричарда Л. Маас, М.D., обнаружил ту же неисправность в исследовании генетических данных пациентов с детской катарактой.
Исследовательские группы объединили усилия и обнаружили, что белок, отсутствующий у детей и мышей, принадлежит к типу структуры, известной как гранулы РНК. Гранулы РНК регулируют мРНК в клетке. Основная задача мРНК – служить шаблоном для переноса закодированной ДНК информации из ядра в цитоплазму или тело клетки, обеспечивая основу для производства белка. Мутация TDRD7 влияет на регуляцию мРНК, и эта неправильная регуляция была причастна к возникновению катаракты. Кроме того, у людей развилась глаукома после удаления катаракты.
Исследователи показывают, что дефицит TDRD7 значительно снижает количество стрессовых гранул, которые вырабатываются в клетках хрусталика в ответ на окислительный стресс. Стресс-гранулы, особый тип гранул РНК, важны для защиты клетки в стрессовых условиях. Ранее предполагалось, что оксидативный стресс способствует развитию глаукомы, повреждая дренажные структуры глаза. Новые результаты предполагают, что мыши и пациенты с этими мутациями могут не иметь адекватной защиты от окислительного стресса в дренажных структурах глаза. С возрастом их ткани могут быть более восприимчивыми к окислительному повреждению, что приводит к высокому внутриглазному давлению и глаукоме.
Хотя для уверенности необходимы дальнейшие эксперименты, эта работа является первой, в которой предполагается, что гранулы РНК играют важную роль в модуляции реакции на окислительный стресс, связанной с глаукомой. Джон отмечает, "Растет количество литературы, указывающей на то, что если вы нарушите уровень кислорода в глазу, в том числе после операции по удалению катаракты, риск развития глаукомы увеличивается."
Джон говорит, что мутации в гене TDRD7 могут вызвать двойную опасность для детской глаукомы. Во-первых, они вызывают катаракту, а экстракция катаракты может вызвать окислительный стресс в дренажных тканях глаза. Во-вторых, они нарушают образование гранул защитного стресса в ответ на окислительный стресс."
В знак знакового статуса статьи Science публикует отчет вместе со статьей Perspective о значении этого исследования для исследования гранул РНК. Лачке, сейчас инструктор по медицине, комментирует, "Это хороший пример сотрудничества 21-го века с большим вкладом нескольких групп, включая фундаментальных и клинических исследователей на разных континентах."
Ученый-исследователь Джексона Ричард Смит, M.D., бывший офтальмолог, который сейчас работает в лаборатории Джона, описывает детскую катаракту как "очень сложная проблема" в поликлинике. "Хирургические методы стали лучше," он говорит, "но многие из этих детей заболевают катарактой вскоре после рождения, в период с повышенным риском глаукомы после удаления катаракты." Смит отмечает, что, хотя детские катаракты относительно редки в Соединенных Штатах (встречаются примерно у одного из 30 000 рождений), они представляют собой серьезную проблему в других частях мира, особенно на Ближнем Востоке. "В Саудовской Аравии примерно один из 2500 детей рождается с ювенильной катарактой," Смит говорит.
На глаукому приходится около 10 процентов всех случаев слепоты, в США – около 4 миллионов случаев. Заболевание глаз, от которого нет лечения, обычно связано с повышенным внутриглазным давлением, называемым внутриглазным давлением, которое повреждает зрительный нерв. Ранее в этом месяце лаборатория Джона сообщила, что они идентифицировали ранние стадии глаукомы у мышей и успешно заблокировали болезнь у некоторых мышей, нацелившись на некоторые из молекулярных событий на этих ранних стадиях.