В глухоте повинны загадочные молекулы

Генетикам удалось выяснить функцию нескольких недавно открытых молекул организма -- микроРНК. Если шесть из них забастуют, человек останется глухим.

МикроРНК – класс молекул РНК, в обилии присутствующих в клетках человека. Впервые их удалось увидеть в 1991 году. Загадочные молекулы привлекли внимание множества ученых по всему миру, и посвященных им работ все больше и больше. Сейчас уже понятно, что микроРНК играют важную роль в работе и жизни матричных РНК (мРНК). МикроРНК регулируют работу мРНК путем частичного связывания с ними. Те мРНК, на чью работу воздействуют данные микроРНК, называются их мишенями.

МикроРНК кодируются генами, первые из которых обнаружены в 2001 году у круглых червей Caenorhabditis elegans. Для отделения микроРНК от гена необходим фермент, называемый Diser. Хотя на данный момент найдено около 500 различных микроРНК, относительно этого большого семейства молекул пока что существует больше гипотез и неразрешенных вопросов, чем конкретных фактов.

Идентификация микроРНК

Международная команда, включающая исследователей из Тель-Авивского университета (Tel Aviv University) в Израиле и университета Пердью (Purdue University) в США, выяснила, что отсутствие определенных микроРНК вызывает аномальное развитие внутреннего уха и приводит к потере слуха.

Для экспериментов ученые использовали мышей и рыб Данио рерио, нокаутных по гену, кодирующему производство фермента Diser. А значит, с отсутствием в организме нужных микроРНК. У мышей ученые нашли шесть микроРНК, отсутствие которых приводит к торможению развития функциональных волосковых клеток внутреннего уха. Два из шести вида микроРКН приводили также к значительному уменьшению числа развивающихся волосковых клеток и у Данио рерио.

До сих пор непосредственное влияние микроРНК на функции тела доказано не было. «Мы обнаружили, что определенные микроРНК участвуют в развитии и необходимы для существования волосковых клеток во внутреннем ухе, а значит необходимы для нормального слуха, -- рассказал Карен Авраам (Karen Avraham), профессор факультета молекулярной генетики человека (Department of Human Molecular Genetics) Тель-Авивского университета, который возглавлял исследование. -- До недавнего времени науке было известно только то, что мутации в генах, кодирующих определенные белки, вызывают глухоту. Мы продвинулись глубже и обнаружили, что потеря микроРНК также приводит к потере слуха».

Механизм воздействия этих молекул на развитие внутреннего уха еще предстоит выяснить. Поиск мРНК, которые становятся мишенью конкретной микроРНК, – долгая и кропотливая работа. На данный момент ученым удалось найти три молекулы матричной РНК у мышей, работу которых изменяет одна из найденных микроРНК, что и приводит в итоге к постепенной потере слуха.

Амбициозные задачи

Но поиск механизмов – не единственная задача генетиков. Команда из университета Пердью, возглавляемая профессором Донной Фекете (Donna Fekete), в дальнейшем планирует не только искать другие микроРНК, которые, возможно, могут быть вовлечены в развитие волосковых клеток. Одна из самых амбициозных задач – проверить, может ли искусственное увеличение числа этих молекул привести к регенерации сенсорных клеток из так называемых опорных клеток.

У большинства животных опорные клетки могут при необходимости перерождаться в волосковые, тем самым восстанавливая слуховые способности организма. Однако у млекопитающих этой возможности нет. Профессор Фекете надеется, что микроРНК поможет в преодолении этой проблемы.

«Молекулы, которые мы обнаружили, могут быть использованы как молекулярный инструмент, доставляемый напрямую в ухо глухого человека, чтобы вызвать регенерацию сенсорных клеток, что приведет к восстановлению слуха, -- говорит она. -- Эти микроРНК также могут потенциально помочь людям с нарушениями координации движений, связанными с функциями внутреннего уха, такими как синдром Меньера».

Последнее добавление не случайно. У рыб, с которыми работали профессор Фекете и ее сотрудники, отсутствие обнаруженных микроРНК приводило не только к дегенерации волосковых клеток, но и к ненормальному развитию более крупных органов внутреннего уха. Одна из них приостанавливала развитие полукружных каналов, ответственных за равновесие, а другая мешала развиваться отолитам -- твердым образованиям на поверхности клетки, ответственным за восприятие движения.

О результатах работы сообщается в пресс-релизе на сайте университета Пердью. Статья с подробным описанием работы вскоре появится на страницах Proseeding of the National Academy of Science.