治疗健壮的校正,体外,最常见的囊性纤维化突变

与孤立的囊性纤维化肺细胞实验,伯明翰阿拉巴马大学的研究人员和他的同事们从其他两个机构已部分恢复了失去了这些细胞的功能。

使用酵母基因的工作概念模型找到治疗靶点,在这种情况下最常见的囊性纤维化患者突变,称为deltaF508-CFTR。这种突变影响接近90%的囊性纤维化患者,和一半的有两个副本的突变。

“这项研究是第一个临床前研究中,据我们所知,这表明deltaF508-CFTR函数主要病人的治疗水平细胞,”约翰·l·哈特曼说第四,医学博士UAB的遗传学副教授和格里高利·弗莱明詹姆斯囊性纤维化研究中心。

最近发表在工作公共科学图书馆生物学,并将下一个被测试在囊性纤维化动物模型,凯瑟琳·奥利弗说研究生UAB的实验室工作是谁干的。

囊性纤维化是一种进步的遗传疾病,持续的肺部感染导致肺损伤和严重的呼吸困难。肺部的健康人每天生产大约两夸脱的粘液。这种粘液是运输到喉咙的挥舞运动纤毛细胞行呼吸道,conveyor-belt-like活动,可去除细菌、病毒和小颗粒被吸入肺部。

有缺陷的基因在囊性纤维化导致厚,粘稠的粘液,拒绝运输。CFTR基因产物被称为检测是一个微小的通道,将氯离子在分泌上皮细胞的细胞膜。水沿着与离子润滑细胞外纤毛和,因此,粘液。在囊性纤维化患者,该频道坏掉了,所以纤毛和粘液得不到充足的水分。

阿拉巴马大学的研究人员,麦吉尔大学的同事一起,蒙特利尔,加拿大,和埃默里大学,亚特兰大,恢复了氯通道的添加剂抑制一个叫做Rpl12核糖体蛋白的效果和使用试验药物vx - 809,或Lumacaftor。在一起,这两种治疗方法能够恢复50%的雌性生殖道氯运输支气管上皮细胞的正常活动。这个水平,如果在病人,足以产生健康的肺功能。

这项工作是发现新药的概念验证患者,使用全基因组基因交互分析酵母相同器官。酵母和人类的共同祖先分化大约十亿年前,但是仍有足够的功能保护一些对酵母和人类基因,他们之间可以互相代替。

“我们正好奇的酵母基因模型可以揭示人类疾病相关基因相互作用网络,”哈特曼说。”囊性纤维化,这种酵母phenomics方法似乎是非常有用的。”

细节

囊性纤维化(CF)发生当一个人继承了一个功能失调的雌性生殖道的副本蛋白质从他或她的母亲和父亲,产生两个病人的突变。雌性生殖道代表CF跨膜电导的监管机构,一个横跨细胞膜的离子通道需要atp提供能量。deltaF508-CFTR,最常见的CF突变是删除一个雌性生殖道的苯丙氨酸氨基酸残基的蛋白质。这个删除干扰蛋白质正确折叠雌性生殖道内的细胞,导致退化的新生多肽在内质网。

酵母有同族体称为YOR1雌性生殖道,泵出口线粒体毒素寡霉素,使酵母耐寡霉素。从进化的角度来看,YOR1 CFTR蛋白家族一样检测,具有相当于人类deltaF508-CFTR突变,称为deltaF670-YOR1。DeltaF670-YOR1错误折叠和退化的酵母细胞的方式类似于deltaF508-CFTR人类肺细胞。因此,介绍了deltaF670-YOR1系统为每一个大约4700个不同的酵母菌株,每个窝藏损失函数在一个单一的酵母基因。目的?找到目标拯救deltaF670-YOR1的错误折叠。

DeltaF670-YOR1函数是衡量寡霉素耐药性的变化探测到新技术开发的哈特曼laboratory-quantitative高通量细胞表现型阵列,或Q-HTCP。这项技术同时收集成千上万的增长曲线,允许精确和准确的量化所有4700突变体的生长响应抑制性寡霉素等治疗。

在这些无偏酵母的研究中,许多基因,包括RPL12,被确定为潜在目标能够恢复适当的deltaF670-YOR1折叠和防止内质的reticulum-associated退化,因此,通过类比,也拯救deltaF508-CFTR活动。基于酵母的结果,与人类CF细胞实验进行了使用小型干扰RNA抑制水平相应的目标蛋白质,尤其是RPL12茎核糖体蛋白参与翻译的信使RNA。这种抑制RPL12质膜密度增加,功能和稳定性deltaF508-CFTR主支气管上皮细胞顶端表面的从五个不同的病人携带deltaF508-CFTR孤立。

抑制RPL12放缓的速度翻译伸长初期deltaF508-CFTR核糖体蛋白质的表面,从而减少错误折叠的蛋白质在合成。RPL12抑制结合小分子时校正vx - 809,雌性生殖道功能突变细胞增加到50%的野生型的水平,远高于30%的阈值被认为是有利于CF患者。vx - 809作为分子伴侣蛋白促进deltaF508-CFTR折叠,但药物在临床试验中显示只有有限的好处与患者的两个副本deltaF508-CFTR突变。

总的来说,这些工作提供了第一个证据,小说对人类患者治疗策略可以基于识别酵母研究,针对核糖体蛋白(Rpl12)一起vx - 809可以拯救雌性生殖道功能治疗相关的水平。