Български учени разкриват ключ към рядко генетично заболяване

/КРОСС/ Редките болести засягат 1 на 2 000 души, а това означава над 350 000-400 000 българи и поне 30 милиона европейци. Към днешна дата са идентифицирани 7 000-8 000 редки болести, по-голямата част с неизвестен произход, а над 90% от тях нямат лечение. Изясняването на молекулните механизми, стоящи в основата им, е от първостепенно значение за медицинската наука и за човешкото здраве.

Синдромът на Рахман е рядко генетично заболяване, свързано с тежки нарушения в нервно-психическото развитие и с характерни черти на лицето. Проявите му са разнообразни и могат да включват преждевременно остаряване, сърдечни или скелетни аномалии, както и зрителни или поведенчески нарушения. Медицината от няколко години е наясно, че синдромът на Рахман се причинява от мутации в гена H1.4. Този ген отговаря за производството на специален хистонов белтък, който участва в опаковането на ДНК в клетъчното ядро. И докато лекарите знаеха отлично кой е виновникът за болестта, досега оставаше пълна мистерия как точно тази генетична грешка уврежда процесите в организма. Новото международно изследване дава дългоочаквания отговор, като за първи път показва физическия ефект от мутацията на молекулно ниво. Белтъкът H1.4 действа като своеобразна молекулна „скоба". Неговата задача е да придърпва и притиска участъците на ДНК, за да ги държи в компактна и стабилна структура. Това правилно опаковане е жизненоважно: то определя кога и колко ДНК да бъде достъпна за „молекулните машини", които разчитат, копират или поправят генетичната ни информация. 

Какво се случва, когато „скобата" се повреди? Проучването разкрива, че мутиралият белтък губи своя електрически заряд и спира да функционира правилно. Вместо да пази баланса в клетката, повредената молекулна „скоба" предизвиква истински хаос. Тя разхлабва структурата на ДНК и я вкарва в твърде отворено и нестабилно състояние, което обърква правилното разчитане на генетичната информация. Това фундаментално откритие отваря вратата за създаването на таргетирани терапии, които да поправят тези молекулни грешки и да подобрят живота на пациентите и техните семейства. Изследването е публикувано в списание Nature Communications - едно от водещите световни научни списания, публикуващо значими открития в областта на природните науки. Този безспорен успех се дължи на тясното сътрудничество между учени от няколко европейски страни, с ключов принос на учените от Института по молекулярна биология, проф. Стефан Димитров, ръководител на катедра от европейското научно пространство (ERA) и водещ автор в статията, както и доц. Анастас Господинов и доц. Димитър Илиев. Изследването е пряко свързано с дългогодишната традиция на Института в областта на епигенетиката и биологията на хроматина  - теми, в които учените от ИМБ имат пионерски принос от основаването на института през 1960 г.

Работата е нагледен пример за резултатите от проекта AEGIS-IMB (Advanced epigenetics studies to increase the research and innovations capacity of the Roumen Tsanev Institute of Molecular Biology) 101086923 - AEGIS-IMB - HORIZON-WIDERA-2022-TALENTS-01, финансиран по програмата „Хоризонт Европа" на Европейската комисия. Ключовата цел на проекта е да изведе българските изследвания в областта на епигенетиката на световно ниво и да развие иновационния капацитет на института.

Схема, сравняваща ефекта на нормалния хистон H1.4 и на мутиралата му форма върху нишка от нуклеозоми. Всяка човешка клетка съдържа 30 млн. нуклеозоми (основната градивна единица на хроматина), и всяка от тях се състои от четири основни белтъка, около които е огъната ДНК. ДНК е представена със сини линии, навити около четирите белтъка (сиви кръгове). Отделните нуклеозоми са свързани с ДНК и образуват нишката с нуклеозоми. Хистонът  H1.4 ( в зелено) взаимодействайки с нея кондензира тези 30 млн. в компактна структура (картинката отляво). Обратно, мутиралата форма на H1.4, свързана със синдрома на Рахман (в червено), не е способна да кондензира нишката с нуклеозоми, което пречи на прочитането на генетичната информация и е в основата на болестта.