Seorang penyelidik Methodist Houston telah melancarkan fungsi novel protein kinase yang bergantung kepada cyclin CDK19, sasaran yang berpotensi untuk pencegahan dan rawatan Parkinson dan gangguan lain sistem saraf.
Dalam kajian baru yang menonjolkan peranan mengejutkan CDK19 dalam dinamik mitokondria, Hyunglok Chung, Ph.D., dan rakan sekerja mendapati gen yang terletak di sitoplasma sel otak dan otot, menunjukkan ia memainkan peranan penting dalam kesihatan neurologi.
"Disfungsi mitokondria adalah ciri utama beberapa penyakit manusia, jadi mencari gen baru yang mempengaruhi ia sangat menarik," kata Dr. Chung, penolong profesor genetik di Jabatan Neurologi di Institut Penyelidikan Methodist Houston dan penulis pertama mengenai kertas itu. "Ini adalah topik hangat dalam penyelidikan penyakit neurodegenerative kerana kita belajar lebih banyak bagaimana gangguan terhadap pemprosesan biasa pengeluaran tenaga selular dalam mitokondria boleh membawa kepada perkembangan penyakit."
Penyelidikan ini diterbitkan pada bulan April dalam Nature Communications.
Secara tradisional yang dikenali kerana penglibatannya dalam peraturan transkripsi, penyelidikan baru -baru ini telah menemui peranan baru untuk CDK19 dalam peraturan pembelahan mitokondria. Proses ini adalah penting untuk mengekalkan kesihatan selular, kerana ia memastikan pengagihan dan fungsi mitokondria yang betul dalam sel.
Sambungan Parkinson
Pembelahan mitokondria amat penting dalam neuron kerana permintaan tenaga yang tinggi dan seni bina yang kompleks. Dysregulation proses ini telah dikaitkan dengan pelbagai penyakit neurodegenerative, termasuk penyakit Parkinson. Pasukan penyelidikan mengenal pasti hubungan yang signifikan antara protein kinase yang bergantung kepada cyclin dan PINK1, gen penyebab penyakit Parkinson yang mantap.
Overexpression Cdk19 dalam lalat buah -buahan mutan merah jambu dengan ketara mengurangkan fenotip Parkinsonian, mencadangkan mekanisme pampasan.
"Dengan menunjukkan bahawa CDK19 berfungsi di hilir PINK1, membantu mengawal pembelahan mitokondria, dan dapat mengimbangi kekurangan PINK1, kajian kami mendedahkan potensi potensi terapeutik yang penting untuk pencegahan atau pengurusan penyakit Parkinson," jelas Dr. Chung.
Secara terperinci, kajian menunjukkan bahawa CDK19 dapat mengurangkan disfungsi mitokondria yang biasanya diperhatikan dalam model kekurangan Pink1. Ini dibuktikan oleh morfologi dan fungsi mitokondria yang lebih baik dalam CDK19-overexpressing pink1 mutan lalat.
Penemuan ini menyediakan strategi yang menjanjikan untuk mensasarkan dinamik mitokondria dalam penyakit Parkinson dan menggariskan potensi terapeutik memodulasi aktiviti gen dalam gangguan neurodegenerative.
Kisah asal yang tidak biasa
Ironinya, penemuan fungsi sitoplasma yang tidak dijangka gen tidak dicetuskan oleh kepentingan Parkinson atau penyakit utama yang lain, melainkan tindak lanjut kepada penyelidikan terdahulu yang melihat gangguan ultra-jarang yang disebabkan oleh varian CDK19.
"Kami mengenal pasti tiga pesakit dengan varian ini yang menunjukkan gejala neurologi klasik seperti kecacatan intelektual, sawan bayi, dan hiperminelinasi," kata Dr. Chung. "Saya ingin tahu mengapa mutasi dalam protein terikat nukleus ini akan menyebabkan kerosakan neurologi yang begitu banyak, jadi saya mula melihat di mana ia dinyatakan di dalam otak."
Sementara itu, pasukan penyelidikan dari Simon Fraser University di Kanada, yang diketuai oleh Dr. Esther Verheeyen, mendapati gen itu di lokasi bukan nuklear yang tidak dijangka yang sama dalam mitokondria tisu otot.
Dr. Chung dan Dr. Verheyen bekerjasama untuk menyiasat mekanisme protein kinase yang bergantung kepada cyclin dan buahnya orthologue CDK8.
Dalam model Drosophila, kedua-dua knockdowns spesifik otot dan neuron spesifik CDK8 mengakibatkan penurunan tahap PS616-DRP1, protein yang berkaitan dengan dinamin yang penting untuk pembelahan mitokondria. Sebaliknya, overexpression CDK8 meningkatkan tahap PS616-DRP1, mengesahkan peranannya dalam mempromosikan kesihatan mitokondria.
Kejayaan Kerjasama
Kajian ini menggariskan kepentingan pendekatan interdisipliner dalam penemuan saintifik.
Dr. Chung menekankan sifat kolaboratif penyelidikan, merapatkan kepakaran dari makmal yang berbeza untuk membongkar kerumitan dinamik mitokondria. "Kerjasama kami dengan makmal Dr. Verheey adalah penting dalam mengungkap peranan gen ini dalam dinamik mitokondria dan hubungannya dengan penyakit Parkinson," katanya.
Kajian masa depan akan bertujuan untuk mengesahkan penemuan penyelidik dalam model sel manusia dan meneroka campur tangan terapeutik yang mensasarkan mutasi CDK19.
Siasatan akan diteruskan dalam kedua-dua penyakit fenotip penyakit yang jarang berlaku dan penyakit yang berkaitan dengan mitokondria dan gangguan neurodegenerative yang berkaitan dengan protein kinase yang bergantung kepada cyclin.
"Ini adalah contoh yang baik mengapa tidak ada penyakit yang harus diabaikan, tidak kira betapa jarangnya," kata Dr. Chung. "Bukan sahaja pesakit dan keluarga mereka juga mendapat jawapan, kajian genetik yang disasarkan sering menunjukkan kebenaran yang lebih besar tentang penyakit dan menerangi laluan yang kita tidak tahu kita harus melihat."