Болезни экспансии: потеря функции генов при миотонической дистрофии
Более сложная картина потери функции наблюдается в случае миотонической дистрофии типа 1, для которого характерно плейотропное нарушение функции скелетных мышц, миокарда, центральной нервной системы и зрения. . Достаточно долго считалось, что в основе патогенеза этого мультисистемного заболевания лежит гаплонедостаточность гена миотонин протеин киназы DMPK , в 3' нетранслируемой области которого лежит подверженный экспансии повтор ( Tapscott R, 2000 , Fu A et al, 1992 , Novelli G et al 1993 ). Однако нокаут гена DMPK у мышей показал, что даже гомозиготность по делеции этого гена не приводит к клинической картине миотонической дистрофии - у таких мышей наблюдаются только легкая мышечная слабость и незначительные нарушения проводящей системы сердца ( Jansen J et al, 1996 , Reddy S et al, 1996 ).
В связи с этим было выдвинуто предположение, что в патогенез заболевания могут быть вовлечены другие гены - например, ген SIX5 . Область экспансии находится в непосредственной близости от промотора гена SIX5, гомологи которого у дрозофилы и мыши ответственны соответственно за развитие глаз и переднего плечевого пояса ( Bousher A et al, 1995 , Jansen J et al, 1995 ).
Нокаут гена Six5 у мышей ведет к развитию катаракты - но фенотипически она отличается от катаракты при миотонической дистрофии ( Sarkar et al 2000 ). Кроме этого изменение структуры хроматина в области гена DMPK могло вызвать и более дистантные изменения в экспрессии генов - например, повлиять на расположенный с 5 ' стороны от гена DMPK ген DMWD (семенник-специфичный ген, нарушение работы которого может вести к характерной для миотонической дистрофии стерильности) и на ген рецептора IgG (что может вести к характерному для миотонической дистрофии снижению уровня IgG в плазме крови ) ( Junghans P et al, 2001 ).
Для оценки возможного влияния экспансии CTG повтора на экспрессию генов DMPK, SIX5, DMWD был проведен сравнительный уровень экспрессии мРНК и пре-мРНК этих генов у здоровых лиц и у больных миотонической дистрофией. При этом были получены противоречивые результаты - но совместный анализ всех полученных данных говорит о том, что скорее всего экспансия минимально влияет на уровень экспрессии всех этих 3 генов ( Hamshere G et al, 1997 , Otten S et al, 1995 , Klesert F et al, 1997 , Krahe A et al, 1995 ).
В связи с этим была выдвинута другая гипотеза этиопатогенеза миотонической дистрофии, согласно которой транскрипты, содержащие CUG триплеты, ведут к нарушению нормального сплайсинга различных пре-мРНК в клетке ( Timchenko et al, 1996 , Lu et al, 1999 , Davis et al, 1997 , Lu et al, 1999 , Miller et al, 2000 ).
Для проверки этой гипотезы были получены трансгенные мыши, у которых блок из примерно 250 CTG повторов был вставлен в 3' нетранслируемую область ген актина скелетных мышц ( Mankodi et al, 2000 ). У таких мышей наблюдалось развитие миотонии и характерных дли миотонической дистрофии нарушений структуры миофиламентов. Роль нарушений обмена пре-мРНК в патогенезе миотонической дистрофии была подтверждена после выявления второго гена миотонической дистрофии - гена белка цинковых пальцев ZNF9 . Экспансия тетрануклеотидного CCTG повтора в интроне 1 этого гена вела к заболеванию, клинически не отличимому от легкой формы миотонической дистрофии 1 ( Thornton et al, 1994 , Day et al, 2003 , Liquori et al, 2001 , Liquori et al, 2003 ). При этом ни сам ген ZNF 9 (cвязывающийся с нуклеиновыми кислотами белок с точно не известной функцией), ни расположенные в непосредственной близости от него гены ни структурно, ни функционально не были родственны гену DM1, SIS5, DMWD. В тоже время при обоих заболеваниях было обнаружено образование РНК-содержащих внутриклеточных включений, в которых транскрипты с CUG или CCUG повторами образуют комплекс с РНК-связывающимися белками из семейства muscleblind белков ( Liquori et al., 2001 , Taneja et al, 1995 , Fardaei et al, 2002 , Mankodi et al, 2001 ) и CUG-связываюимися белками ( Timchenko et al, 1996 ).
Это приводит к нарушению сплайсинга ряда мРНК и в настоящее время такие нарушения продемонстрированы для генов тропонина Т миокардиоцитов ( Philips et, 1998 ), гена рецептора инсулина ( Savkur et al, 2001 ), мышечно-специфичных генов каналов для ионов хлора ( Charlet et al, 2002 , Mankodi et al, 2002 ), гена миотубуларина ( Buj-Bello et al, 2002 ), гена белка tau ( Sergeant et al, 2001 ).
