Secţiuni de ADN care se pot deplasa dintr-o regiune în alta a genomului joacă un rol în tulburările de îmbătrânire prematură, au descoperit oamenii de ştiinţă.
O echipă de cercetători de la Institutul Salk din California şi Universitatea de Ştiinţă şi Tehnologie King Abdullah (KAUST) din Arabia Saudită a descoperit că la persoanele cu îmbătrânire precoce, sau progeria, ARN-ul codificat de secţiunile mobile din ADN (transpozoni) se acumulează în interiorul celulelor. Mai mult, în testele preclinice oamenii de ştiinţă au descoperit că blocarea acestui ARN, care se poate deplasa dintr-o regiune în alta a genomului, poate stopa boala la şoareci.
Concluziile, publicate miercuri, în Science Translational Medicine, se concentrează pe o secţiune de ARN cunoscută sub numele de LINE-1.
„Descoperirile oferă o nouă perspectivă asupra sindroamelor progeroide (ale îmbătrânirii precoce) şi a modului de tratare al acestora, subliniind în acelaşi timp importanţa ARN-ului LINE-1 în îmbătrânirea normală", a declarat autorul corespondent Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor în laboratorul de expresie a genelor la Salk şi directorul institutului de ştiinţă Altos Labs, din San Diego, California.
Sindroamele progeroide, care includ sindromul progeria Hutchinson-Gilford şi sindromul Werner, provoacă îmbătrânirea accelerată la copii şi adolescenţi. Pacienţii dezvoltă nu numai apariţii fizice izbitoare, ci şi simptome şi boli asociate de obicei cu vârsta înaintată, cum ar fi boli de inimă, cataractă, diabet de tip 2, osteoporoză şi cancer.
În prezent, nu există tratamente eficiente pentru sindroamele de îmbătrânire precoce.
Cercetătorii ştiau din studii anterioare că una dintre semnăturile moleculare ale îmbătrânirii normale şi ale sindroamelor progeroide este organizarea modificată a ADN-ului. Când ADN-ul este ambalat diferit în nucleele celulelor, acesta modifică genele pe care celula le poate utiliza, ceea ce poate schimba drastic comportamentul şi funcţia unei celule.
Oamenii de ştiinţă ştiau, de asemenea, că genomul uman conţine sute de elemente LINE-1 care se propagă şi se deplasează în jurul genomului, şi codifică ARN-ul LINE-1. Funcţia acestor elemente nu este suficient înţeleasă, dar ele se schimbă şi se înmulţesc odată cu vârsta, inclusiv în boli, precum cancer şi boli cardiovasculare.
Echipa şi-a propus să studieze dacă aceste elemente mobile şi schimbătoare de ARN se transformă şi în sindroamele de îmbătrânire precoce.
„Secvenţele repetate precum LINE-1 alcătuiesc un procent mare din genomul nostru, dar nu se acordă prea multă atenţie efectelor ARN-ului LINE-1 care cresc odată cu vârsta în nuclee”, spune coautorul Pradeep Reddy, fost om de ştiinţă la Salk, în prezent cercetător principal la Altos Labs.
Cercetătorii au studiat celulele derivate de la pacienţii cu sindroame progeroide şi au descoperit că aveau de patru până la şapte ori mai mult ARN LINE-1 decât celulele persoanelor sănătoase. Mai mult decât atât, echipa a arătat că acumularea de ARN-ul LINE-1 au avut loc înainte de modificările structurale majore ale ADN-ului care erau deja asociate cu progeria.
Oamenii de ştiinţă au dezvoltat molecule care se pot lega în mod specific de segmentele de ARN LINE-1, împiedicând ARN-ul să se acumuleze şi să afecteze celulele.
Acest tip de tratament a oprit semnele moleculare ale progeriei în celulele izolate şi a extins durata de viaţă a şoarecilor cu mutaţii genetice care cauzează de obicei îmbătrânirea prematură.
În ambele cazuri, expresia genelor asociate cu proliferarea celulară şi structura ADN-ului a crescut după tratament, în timp ce expresia genelor asociate cu îmbătrânirea, inflamaţia şi deteriorarea ADN-ului a scăzut.
„Vizarea ARN-ului LINE-1 poate fi o modalitate eficientă de a trata sindroamele progeroide, precum şi alte boli legate de vârstă care au fost asociate cu LINE-1, inclusiv boli neuropsihiatrice, tulburări oculare şi metabolice şi cancere”, spune Izpisua Belmonte.
„În cele din urmă, credem că această abordare poate duce la tratamente care ar putea ajuta la extinderea duratei de viaţă sănătoasă la om”, a mai precizat cercetătorul.
Urmează noi studii pentru a înţelege mai bine ce cauzează acumularea de ARN LINE-1 şi cum poate fi prevenit acest proces la pacienţii umani, cu ajutorul medicamentelor.
Cercetătorii au depus o cerere de brevet pentru recentele descoperiri care vizează ARN-ul LINE-1.
