Ένα σπάνιο γενετικό ελάττωμα που επηρεάζει το αποκαλούμενο γονίδιο ALG2 μπορεί να προκαλέσει σοβαρές μεταβολικές ασθένειες στον άνθρωπο, είπαν οι ειδικοί, προσθέτοντας ότι αυτό συμβαίνει μέσω του ελαττωματικού σχηματισμού πρωτεϊνών και μορίων σακχάρου. Μέχρι τώρα, η σπανιότητα και η πολυπλοκότητά του καθιστούσαν δύσκολη τη μελέτη αυτής της συγγενούς διαταραχής γλυκοζυλίωσης.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Joachim Wittbrodt και τον Dr Thomas Thumberger από το Κέντρο Οργανικών Μελετών (COS) του Πανεπιστημίου της Χαϊδελβέργης κατάφερε τελικά να εισαγάγει την υποκείμενη μετάλλαξη στο γονίδιο ALG2 σε ένα μοντέλο ψαριού, επιτρέποντας έτσι τα αίτια αυτών των πολύπλοκων ασθενειών να μελετηθεί σε μοριακό επίπεδο. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Development.
Να τι λέει η μελέτη
Τα ανθρώπινα κύτταρα διατηρούνται ζωντανά από τη δραστηριότητα εκατομμυρίων πρωτεϊνών. Καθώς ωριμάζουν, αυτές οι πρωτεΐνες πρέπει να τροποποιούνται με πολλούς τρόπους, όπως μέσω της προσθήκης μορίων σακχάρου μια κρίσιμη αλλαγή για τη σωστή λειτουργία. Τα ελαττώματα σε αυτή τη διαδικασία προσθήκης ζάχαρης, γνωστή και ως διακόσμηση ζάχαρης, είναι συχνά θανατηφόρα στα πολύ πρώιμα στάδια ανάπτυξης. Όπως εξηγεί ο καθηγητής Wittbrodt, σε σπάνιες περιπτώσεις ένα γενετικό ελάττωμα προκαλεί ελλείψεις προσθήκης σακχάρου, οι οποίες στη συνέχεια εκδηλώνονται ως συγγενείς διαταραχές γλυκοζυλίωσης. «Η σωστή γλυκοζυλίωση πρωτεΐνης απαιτεί έναν αριθμό ενζύμων που λειτουργούν μαζί σαν ρολόι», δήλωσε ο ερευνητής. Το γονίδιο ALG2 έχει ένα ιδιαίτερα σημαντικό καθήκον σε αυτή τη διαδικασία. Κωδικοποιεί ένα ένζυμο που απαιτείται για τη σωστή διακλάδωση της αλυσίδας σακχάρου. Εάν διαταραχθεί αυτή η διαδικασία, οι ασθενείς εμφανίζονται ανεπηρέαστοι κατά τη γέννηση, αλλά αναπτύσσουν προβλήματα σε διαφορετικά όργανα, όπως τα μάτια, τον εγκέφαλο και τους μύες, κατά την πρώιμη παιδική ηλικία.
Η ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Wittbrodt και τον Dr Thumberger χρησιμοποίησε το ψαλίδι γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR/Cas9 για να εισαγάγει μια μετάλλαξη ALG2 σε ένα μοντέλο ψαριού, το ιαπωνικό ψάρι ρυζιού ή medaka. «Τα ψάρια είναι ιδιαίτερα καλά μοντέλα για αυτές τις διαταραχές επειδή αναπτύσσονται έξω από τη μητέρα, καθιστώντας τα πολύ κατάλληλα για τη μελέτη πρώιμων εμβρυϊκών ελαττωμάτων», εξήγησε ο Δρ Thumberger.
Επιπλέον, το γονιδίωμα του ιαπωνικού ψαριού ρυζιού μπορεί να επεξεργαστεί αποτελεσματικά και με ακρίβεια. «Τα ψάρια μας είναι γενετικά δίδυμα, ας πούμε έτσι, έτσι η επίδραση των μεμονωμένων αλλαγών μπορεί να εντοπιστεί άμεσα σε σύγκριση με τα μη γενετικά τροποποιημένα ψάρια».
Παρακολουθήστε την υγεία σας
Αν και η εξελικτική απόσταση μεταξύ ανθρώπων και ψαριών είναι τεράστια, οι ερευνητές αναφέρουν πολλά από τα ίδια συμπτώματα στο μοντέλο ψαριών που εμφανίζονται σε ασθενείς με ALG2, συμπεριλαμβανομένων συγκεκριμένων νευρωνικών ελαττωμάτων. Έμειναν έκπληκτοι από τα αποτελέσματα που έδωσε η ανάλυση του συνολικού οργανισμού medaka, η οποία έλαβε υπόψη το πλήρες φάσμα διαφορετικών τύπων κυττάρων.