Вчені створили молекулу, яка допомагає РНК-полімеразі проходити важкодоступні ділянки в ДНК, що утворюються в результаті експансії тринуклеотидних повторів при атаксії Фрідрейха - важкої спадкової хвороби, яка порушує координацію рухів. Молекула під назвою Syn-TEF1 специфічно зв'язується з повторами в ДНК і приваблює туди білки, що допомагають полімеразі синтезувати РНК. В експериментах на клітинних лініях і на мишах Syn-TEF1 ефективно відновила експресію гена, порушення якої і є причиною розвитку захворювання. Дослідження опубліковано в.
Атаксія Фрідрейха є найбільш поширеною спадковою атаксією, тобто захворюванням, що супроводжується важким порушенням моторики і координації. У світі на неї хворіє приблизно одна людина з 50 тисяч, а носієм мутації, що призводить до розвитку хвороби, є майже кожен сотий. Ефективного лікування для цієї хвороби поки не існує.
Симптоми захворювання провокує нестачу білка фратаксину, через який порушуються функції мітохондрій. В результаті поступового накопичення з віком тринуклеотиду GAA в некодуючій ділянці гена, який кодує фратаксин, ДНК в цьому місці утворює ділянку неактивного хроматину або навіть складні структури, які заважають проходити РНК-полімеразі. В результаті експресія гена падає, що і призводить до нестачі білка.
Вчені з університету Вісконсину створили молекулу, яка специфічно зв'язується з повторами GAA і приваблює туди білки, що допомагають РНК-полімеразі проходити складну ділянку (фактори елонгації транскрипції). В основі «синтетичного фактора елонгації», або Syn-TEF1, як його назвали автори роботи, лежить з'єднання під кодовою назвою JQ1, яке пов'язується з білком, необхідним для проходження РНК-полімерази через ДНК. Ця молекула використовується для придушення транскрипції в пухлинних клітинах.
Щоб перетворити інгібітор транскрипції на активатор, вчені пришили до JQ1 ДНК-зв'язуючий «хвіст», що складається з поліамідів (PA1). До цих речовин можна приєднувати різні функціональні групи таким чином, щоб вони зв'язувалися з заданою послідовністю в ДНК.
Експерименти на клітинах, узятих у хворих атаксією, показали, що Syn-TEF1 повністю відновлює експресію гена. Секвенування РНК, виділеної з клітин, оброблених молекулою і контрольних клітин, показало, що Syn-TEF1 досить специфічно діє на експресію цього гена. Тільки 11 інших генів змінили свою експресію більш ніж удвічі під дією речовини, при цьому вільний JQ1 змінив експресію чотирьох тисяч генів.
Вчені також перевірили, як речовина подіє на клітини в організмі мишей. Для цього мишам підсадили під шкіру пухлинні клітини, що містять репортерний ген, поєднаний з геном. У складі останнього містилося 310 повторів тринуклеотиду GAA. За відсутності лікування не експресувався. Якщо в пухлину кололи Syn-TEF1, експресія гена відновлювалася, що можна було помітити за світінням флуоресцентного білка-репортера.
Атаксія Фрідрейха - тільки один приклад з цілої групи спадкових захворювань, викликаних експансією тринуклеотидних повторів. Інші її «колеги» - це хвороба Гантінгтона, синдром тендітної X-хромосоми, спіноцеребелярна атаксія і ще десяток синдромів. Ми розповідали, що одним з підходів до лікування спіноцеребелярної атаксії є терапія модифікованими олігонуклеотидами, які, навпаки, пригнічують синтез мутантного гена.