Различные генетические дефекты вызывают дисфункцию ресничек, которые часто действуют как органы чувств, принимающие сигналы от других клеток. По отдельности расстройства, связанные с ресничками, встречаются редко, но в совокупности более 100 заболеваний в категории, известной как цилиопатии, поражают до одного человека из 1000. Цилиопатии характеризуются когнитивными нарушениями, слепотой, глухотой, заболеваниями почек и сердца, бесплодием, ожирением и диабетом.Недавние исследования позволили понять общую роль и функцию ресничек в клетках, а также то, что происходит, когда органелла повреждена.
«Реснички необходимы для регуляции целого ряда сигнальных путей для клеточного развития», — сказал Николас Катсанис, доктор философии, профессор клеточной биологии и директор Центра моделирования болезней человека в Дьюке. «Они не единственные регуляторы сигнализации, но они очень важны. Для нас было важно понять, как они это делают».В текущем исследовании, опубликованном 1 апреля 2014 года в Journal of Clinical Investigation, Кацанис и его коллеги описывают общий механизм, который, по-видимому, объясняет, как дисфункциональные реснички вызывают столько различных проблем в клеточных сигнальных путях.
Используя как клетки, так и животные модели, они сосредоточились на системе убиквитин-протеасома, клеточном механизме, которому поручено регулировать клеточную среду путем расщепления белков, которые либо повреждены, либо нуждаются в удалении.«Представьте себе обычную домашнюю уборку», — сказал Кацанис. «Вывоз мусора является неотъемлемой частью процесса, но только не в том случае, если в конечном итоге вы выбрасываете свои ценные вещи».Исследователи также намеревались проверить, могут ли они каким-то образом усилить функцию протеасомы, чтобы увидеть, окажет ли это терапевтический эффект. По словам Кацаниса, когда в рыбок данио были введены недефектные гены, у животных наблюдались физические улучшения, свидетельствующие о коррекции нескольких сигнальных путей.
Что еще более важно, аналогичные улучшения произошли у животных при введении обычных соединений, включая мевалоновую кислоту и пищевую добавку сульфорафан, антиоксидант, содержащийся в брокколи и других крестоцветных овощах. Оба, как известно, улучшают протеасомную активность.
«Хотя животные были не так хороши, как обычные контрольные, они были намного лучше — мы увидели явное физическое улучшение с каждым из соединений», — сказал Катсанис. «Теперь это дает нам гипотезу, которая, по крайней мере частично, объясняет, почему по какой-либо причине цилиопатия может приводить к сбоям в различных сигнальных путях, и открывает потенциальные возможности для лечения».Катсанис сказал, что дополнительные исследования должны быть сосредоточены на протеасомной системе и других потенциальных терапевтических целях, которые могут улучшить протеасомы.
«Понимание дисфункции ресничек важно, потому что ее связь с таким количеством расстройств представляет собой серьезное социальное и медицинское бремя. И мы с нетерпением ждем, когда выводы, которые мы узнали в этих исследованиях, будут применимы к другим заболеваниям», — сказал Кацанис, добавив, что больше по этому поводу потребуется работа.
«Какими бы захватывающими ни были эти открытия, мы должны действовать осторожно и ответственно, прежде чем приступить к клиническим испытаниям на людях», — сказал он. «Тем не менее, теперь есть четкий путь к этой цели».