Недавнее научное открытие показало, что мутации в генах колючести вызывают эпилепсию, которая у людей является заболеванием мозга, характеризующимся повторяющимися приступами с течением времени. Однако механизм, ответственный за возникновение приступов, связанных с покалыванием, был неизвестен.
Новое исследование Университета Айовы, опубликованное 14 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает новый путь в патофизиологии эпилепсии. Исследователи UI определили основной клеточный механизм, который у колючих мутантов идет не так, что приводит к припадкам, подобным эпилепсии.
"Насколько нам известно, это первое прямое генетическое свидетельство, демонстрирующее, что мутации в муховой версии известного гена эпилепсии человека вызывают судороги за счет изменения транспорта везикул," говорит Джон Манак, старший автор и доцент кафедры биологии Колледжа свободных искусств и наук и педиатрии Медицинского колледжа Карвера.
Подавление судорог у мух
У нейрона есть аксон (нервное волокно), которое проецируется от тела клетки к различным нейронам, мышцам и железам. Информация передается по аксону, чтобы помочь нейрону правильно функционировать.
Манак и его коллеги-исследователи показывают, что колючие мутанты, склонные к припадкам, имеют поведенческие дефекты (такие как нескоординированная походка) и электрофизиологические дефекты (проблемы с электрическими свойствами биологических клеток), аналогичные другим мутантам мух, используемым для изучения припадков. Исследователи также показывают, что изменение баланса двух форм гена колючки нарушает нейронный информационный поток и вызывает эпилепсию.
Кроме того, они демонстрируют, что уменьшение любого из двух моторных белков, ответственных за направленное движение везикул (небольших органелл внутри клетки, содержащих биологически важные молекулы) вдоль дорожек структурных белков в аксонах, может подавлять судороги.
"Уменьшение одного из двух моторных белков, называемых кинезинами, полностью подавляло судороги у мух с колючими мутантами," говорит Манак, преподаватель междисциплинарных программ для аспирантов в области генетики, молекулярной и клеточной биологии и информатики здоровья. "Мы смогли использовать два независимых теста, чтобы показать, что мы можем подавлять припадки, эффективно «излечивая» мух от их эпилептического поведения."
Генетическая связь между эпилепсией и болезнью Альцгеймера
Ранее было показано, что этот новый путь эпилепсии участвует в нейродегенеративных заболеваниях, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона.
Манак и его коллеги отмечают, что два связанных с болезнью Альцгеймера белка, белок-предшественник амилоида и пресенилин, являются компонентами одной и той же везикулы, и мутации в генах, кодирующих эти белки у мух, влияют на транспорт везикул способами, которые поразительно похожи на то, как это влияет на транспорт у мух. колючие мутанты.
"Мы особенно взволнованы, потому что, возможно, мы натолкнулись на одну из ключевых генетических связей между эпилепсией и болезнью Альцгеймера, поскольку оба заболевания сходятся по одному и тому же пути," Манак говорит. "Это не такая уж безумная идея. Фактически, доктор. Джефф Ноебельс, ведущий исследователь эпилепсии, представил убедительные доказательства, указывающие на связь между этими расстройствами. Действительно, пациенты с наследственными формами болезни Альцгеймера также имеют эпилепсию, и это было задокументировано в ряде опубликованных исследований."
Манак добавляет, "Если эта связь реальна, то лекарства, которые были разработаны для лечения нейродегенеративных расстройств, потенциально могут быть проверены на противосудорожные свойства, и наоборот."
Дальнейшие исследования Манака будут включать лечение мух, склонных к припадкам, такими препаратами, чтобы посмотреть, сможет ли он подавить их припадки.