Определена высокая роль ламинина С для диагностики и лечения генетических заболеваний, связанных с дезорганизацией ДНК

В ходе исследования с использованием выращенных в лабораторных условиях клеток мыши ученые Медицинского центра Джона Хопкинса заявили, что они обнаружили, что белок, который помогает сформировать структурную сеть под поверхностью "командного центра" клетки - ее ядра - является ключом к тому, чтобы ДНК внутри него оставалась упорядоченной.

Новые эксперименты выявили роль белка, называемого ламинином С, и показали его полезность для диагностики и лечения различных генетических заболеваний, связанных с дезорганизацией ДНК, таких как болезнь быстрого старения, известная как прогерия, мышечная дистрофия и сердечные заболевания, связанные с мутациями в этом и родственных белках.

Карен Редди, доктор философии, доцент кафедры биологической химии в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса сказала следующее:


Редди отмечает, что генетические тесты обычно не учитывают механику организации ДНК, что может стать важной основой для понимания генетических заболеваний. Редди и ее исследовательская группа опубликовали результаты своего исследования 14 ноября в журнале Genome Biology.

Ядро каждой человеческой клетки содержит около 6 футов плотно свернутой ДНК, которая содержит генетические инструкции для каждой структуры и функции организма. Чтобы клетка работала, эти нити ДНК должны быть организованы в пригодные для использования части. Белки ламины, которые прикрепляются к поверхности ядра, делают это, цепляясь за сегменты ДНК, сохраняя их раздельными и аккуратными.


В попытке лучше понять, как ламины влияют на использование и организацию ДНК в клетке, Редди и ее команда использовали флуоресцентные красители, чтобы проследить за тремя типами белков ламинов - А, В и С - в процессе деления клетки, когда ДНК одной клетки дублируется и затем делится между двумя клетками потомства.

В то время как ламинин B было легко различить в предыдущих исследованиях, ламинин A и ламинин C исторически считались дублирующими белками, поскольку они создаются из одного и того же гена, говорит Редди. Однако появлялось все больше доказательств того, что ламины типа А и С играют разные роли.

Чтобы разобраться в этом, исследовательская группа Редди генетически модифицировала эмбриональные клетки мыши, удалив либо ген, создающий ламин В, либо ген, содержащий ламины А и С. Затем исследователи с помощью микроскопов наблюдали за поведением ламинов и за тем, оставалась ли ядерная ДНК клеток организованной в процессе их деления.

Исследовательская группа обнаружила, что ядерная ДНК в клетках, лишенных ламина В, выглядела почти так же, как и в нормальных делящихся клетках, что говорит о том, что ламин В может быть не важен для реорганизации ДНК после деления клетки. Однако ядерная ДНК в клетках, лишенных ламинов А и С, не реорганизовывалась аккуратно, становясь спутанной и несортированной из своих обычных отсеков в ядре.

Причина этого различия была обнаружена в поведении ламина С в делящихся клетках. Ее команда обнаружила, что в то время как ламины А и В быстро связываются с поверхностью вновь формирующегося ядра и начинают захватывать участки ДНК, ламин С остается рассеянным по всему ядру и сохраняет специальную молекулярную метку, называемую фосфорилированием.

По мнению исследователей, это говорит о том, что модифицированный ламин С помогает направлять ДНК на место во время реорганизации. Когда ДНК организована, ламин С теряет свою молекулярную метку и становится связанным с остальными ламинами на краю ядра.

Полученные результаты позволяют предположить, что могут быть разработаны новые тесты, различающие ламины А и С, и их следует учитывать при скрининге на некоторые генетические заболевания, в которых участвуют ламининовые белки или другие белки на краю ядра.