杜氏肌营养不良症是一种罕见的遗传性疾病,其严重后果如肌肉萎缩。它是由肌营养不良蛋白基因的一些突变引起的,这些突变导致基因表达中断。因此,在此过程中只形成mRNA片段,而不是完整的mRNA链。马克斯普朗克心肺研究所的研究人员现在已经证明,通过调节mRNA片段的进一步降解,一个被称为转录适应的过程,另一种类似的蛋白质,肌营养蛋白,会大量产生,从而弥补肌营养不良蛋白的缺乏。这一结果可能为新的治疗方法铺平道路。

杜氏肌营养不良症(DMD)是一种罕见的遗传性疾病,与进行性肌肉萎缩有关。这种疾病是慢性的,始于儿童时期。受影响患者的预期寿命显著缩短。这种疾病目前还无法治愈,它是由肌营养不良蛋白基因突变引起的。这个基因位于X染色体上。肌营养不良蛋白对肌纤维的细胞膜稳定性起重要作用。由于遗传缺陷,肌营养不良蛋白缺失。结果,肌肉细胞的功能受到限制,肌肉组织日益衰弱。

到目前为止,杜氏肌营养不良症的治疗仅限于使用适当的方法尽可能长时间地维持肌肉功能。此外,最初的基因疗法正被用于增加肌肉细胞中肌营养不良蛋白的产生。在最近的一项研究中,由Didier Stainier领导的位于巴德瑙海姆的马克斯普朗克心肺研究所发育遗传学系的科学家们现在已经获得了关于DMD发展的遗传机制的重要新见解。该研究可以为新的治疗方法提供基础。

营养因子的产生增加

除了肌营养不良蛋白,这项研究还关注了与肌营养不良蛋白有关的另一种蛋白质,称为肌营养不良蛋白。该研究的第一作者Lara Falcucci说:“我们已经知道,肌营养蛋白的增加至少可以部分补偿肌营养不良蛋白的缺乏。我们现在能够首次在人类肌肉细胞中证明,在基因表达水平上,一种被称为转录适应的过程能够增加肌营养蛋白的产生。”

到目前为止,人们只知道这种情况发生在动物体内,比如秀丽隐杆线虫、鼠或鱼。“要了解其机制,重要的是要知道,在DMD中,肌营养不良蛋白基因的各种突变阻止了功能性基因产物(即蛋白质)的产生。相反,突变导致基因转录的mRNA分解成碎片。令人惊讶的是,它们在调节其他基因方面发挥了新的功能,”合著者Christopher Dooley解释说。

治疗的起点?

马克斯普朗克的科学家们现在已经在DMD患者的培养细胞中证明,肌营养不良蛋白mRNA片段增加了受影响细胞的肌营养蛋白产生。“这背后的机制是转录适应。通过调节肌营养不良蛋白mRNA的衰变机制,有可能控制这些细胞中肌营养不良蛋白的产生。这为治疗提供了一个起点,”Falcucci说。

马克斯·普朗克研究所所长Didier Stainier对这项研究的发现进行了解释:“转录适应是一个令人着迷的过程,它使我们能够减轻基因突变的后果。这些结果从根本上提高了对细胞中遗传补偿和转录适应过程的理解。“我们也相信,这为开发治疗杜氏肌营养不良的新治疗方法打开了大门。特别是,这可能是迄今为止难以解决的突变患者的情况,”Stainier说。

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