Fotoretseptori geenimutatsioonid põhjustavad degeneratiivset silmahaigust

Fotoretseptori geenimutatsioonid põhjustavad degeneratiivset silmahaigust
Fotoretseptori geenimutatsioonid põhjustavad degeneratiivset silmahaigust
Anonim

1. veebruar 2000 – HHMI teadlased on avastanud suurenenud S-koonuse sündroomi (ESCS) põhjuse – häire, mis muudab haiged sinise valguse suhtes tundlikuks ja vastuvõtlikuks juba varases eas öise pimeduse tekkeks.

Iowa ülikooli meditsiinikolledži HHMI uurija Val C. Sheffieldi juhitud uurimisrühm avastas, et 94 protsendil ESCS-i mõjutatud isikute DNA proovidest ilmnesid mutatsioonid fotoretseptori geenis NR2E3, mis on samuti tuntud kui PNR (fotoretseptori-spetsiifiline tuumaretseptor).

Uurimisrühm, kuhu kuulus juhtiv autor Neena B.Haider, HHMI toetatud magistrant Sheffieldi laboris, Samuel G. Jacobson Pennsylvania ülikooli Scheie silmainstituudist, Edwin M. Stone Iowa oftalmoloogia osakonnast ja teised kaastöötajad avaldasid oma tulemused 2000. aasta veebruaris. ajakirja Nature Genetics number.

Fotoretseptorid on spetsiaalsed valgustundlikud närvirakud, mis ääristavad võrkkesta. Inimestel on kahte tüüpi fotoretseptoreid, mida nimetatakse vardadeks ja koonusteks. Vardad vahendavad mustvalget nägemist ja neid kasutatakse peamiselt öösel. Päevasel ajal sõltuvad inimesed aga värvide nägemiseks koonustest. Koonused on kolme tüüpi – punased, rohelised ja sinised –, mis on tundlikud erinevatele valguse lainepikkustele.

ESCS on haruldane võrkkesta degeneratiivne haigus. ESCS-iga patsiendid kannatavad ööpimeduse ja suurenenud tundlikkuse all sinise valguse suhtes. Need tähelepanekud panid teadlased oletama, et ESCS on põhjustatud vigadest fotoretseptori arengu alguses, mis põhjustavad siniste koonuste üleküllust võrreldes punaste ja roheliste koonuste arvuga.

Sheffieldi labor, mis keskendub inimese pärilikke haigusi, eriti pärilikku pimedust põhjustavate geenide tuvastamisele, avastas ESCS-i mutatsioonid, uurides teist võrkkesta haigust, mida nimetatakse Bardet Biedli sündroomiks (BB).

BB-ga seotud genoomi eri piirkondade sekveneerimisel leidsid nad geeni nimega PNR. Geen tundus huvitav BB kandidaat, kuna see väljendus silmas, kuid Sheffield ja tema kolleegid ei leidnud BB-ga patsientidel PNR-i mutatsioone. Siiski arvasid nad, et broneeringuinfo on hea kandidaat muude silmahaiguste korral, mistõttu nad kontrollisid peaaegu 400 DNA-proovi muude silmahaigustega inimestelt ja leidsid kaks proovi, mis võivad sisaldada PNR-i mutatsiooni.

"Huvitaval kombel oli neil patsientidel ESCS," meenutab Sheffield. "Nüüd oli meil hüpotees, et selle spetsiifilise sündroomi põhjustavad selle geeni mutatsioonid."

Valimi suuruse suurendamiseks testisid nad 35 ESCS-i mõjutatud isikut 29 perekonnast, saades proovid kaastöötajatelt. "Vaata, me avastasime, et peaaegu igal proovil oli mutatsioon," märgib Sheffield.

Sheffield ja tema kolleegid leidsid ka, et NR2E3 ekspressioon on spetsiifiline võrkkesta tuumakihile, mida ääristavad fotoretseptorite tuumad.

"Haruldastel haigustel ja haruldastel mutatsioonidel on palju huvitavat bioloogiat, " ütleb Sheffield. "Ma arvan, et selle dokumendi peamine huvi on arusaam, mis võib aidata mõista embrüonaalses võrkkestas rakutüüpi määravaid signaaliradu." Praegu ei tea teadlased, kuidas prekursorfotoretseptorid saavutavad oma lõpliku rakutüübi.

"ESCS on huvitav selle poolest, mida see võib viidata sellele, kuidas fotoretseptori muster ja saatus silmas paika saavad," ütleb Harvardi meditsiinikooli HHMI uurija Contance Cepko, kes kirjutas ajakirjas Nature lisatud artikli News & Views. Geneetika. "Mis tahes mutatsiooni avastamine, mis seda protsessi mõjutavad, on oluline."

Molekulaarsete signaalide avastamine, mis määravad, miks ühest rakust saab varras või koonus ja kuidas koonusrakud muutuvad sinise-, rohelise- või punasetundlikuks, on silmade arengu uurimisel olulised küsimused."See haigus võib anda neile küsimustele vastuseid, " ütleb Sheffield. "Nüüd oleme leidnud mutatsiooni ja geeni, mis viitaks sellele, et NR2E3 on üks võrkkesta arengu signaaligeene."

Nagu enamiku teaduslike avastuste puhul, tekitavad ka selle artikli tulemused nüüd rohkem küsimusi kui vastuseid. Kui ESCS-i põhjuseks on signaalivead NR2E3 ekspressioonis, siis kuidas see võib juhtuda? Üks hüpotees on, et koonusrakud muutuvad vaikimisi siniseks, kui nad ei saa signaali punaseks või roheliseks muutumiseks. Teine hüpotees on, et NR2E3 mutatsioonid muudavad fotoretseptori saatust, põhjustades rakkudest, mis tavaliselt arenevad varrasteks, hoopis koonusteks.

Selleks et teada saada, mis ESCS-iga patsientidel tegelikult toimub, peavad teadlased võib-olla ootama häire loommudelit.

Populaarne teema