Согласно новому исследованию, проведенному в отделе клеточных сигналов Окинавского института науки и технологий аспирантуры (OIST) и Центра интегративных медицинских наук Рикена, ключевую роль в регулировании уровня глюкозы играет белок, распространенный во всем организме. Было обнаружено, что этот белок, получивший название CNOT3, заставляет замолчать набор генов, которые в противном случае вызывали бы нарушение работы инсулин-продуцирующих клеток, что связано с развитием диабета.
Диабет — распространенное заболевание, вызывающее очень высокий уровень глюкозы в крови. Если не лечить, это может привести к серьезным проблемам со здоровьем, таким как почечная недостаточность, болезни сердца и потеря зрения. Это расстройство возникает, когда в организме недостаточно инсулина или когда инсулино-индуцированные реакции ослаблены. Инсулин обычно пропускает глюкозу в клетки для использования энергии, поэтому без нее глюкоза накапливается в крови. Недостаток инсулина часто возникает из-за того, что бета-клетки поджелудочной железы, которые обычно синтезируют и секретируют инсулин, перестали правильно функционировать.
«Мы знаем, что дефекты бета-клеток могут привести к высокому уровню глюкозы в крови и, в конечном итоге, к диабету», — сказала доктор Дина Мостафа, бывший аспирант отдела и первый автор статьи, опубликованной в журнале «Биология коммуникации». «Наши результаты показывают, что CNOT3 участвует в этом и играет ключевую роль в поддержании нормальной функции бета-клеток».
CNOT3 — мастер на все руки. Его экспрессируют многие органы по всему телу, и он регулирует разные гены в разных тканях. Но его деятельность имеет общую основу — он помогает поддерживать клетки живыми, здоровыми и правильно функционирующими. Он делает это с помощью нескольких различных механизмов, таких как производство нужных белков или подавление определенных генов.
Здесь исследователи изучили его функцию в островковых клетках ткани поджелудочной железы мышей. С этими островками сложно работать, они занимают от одного до двух процентов поджелудочной железы, но именно там расположены бета-клетки.
Сначала исследователи изучили, отличается ли экспрессия CNOT3 у мышей с диабетом от мышей без диабета. Изучая эти островки, они обнаружили значительное снижение CNOT3 в островках для диабетиков по сравнению с островками без диабета. Для дальнейшего изучения функции белка исследователи заблокировали его производство в бета-клетках здоровых мышей. В течение четырех недель метаболизм животных функционировал нормально, но к восьмой неделе у них развилась непереносимость глюкозы, а к 12 неделям у них развился диабет.
Исследователи обнаружили, что без CNOT3 некоторые гены, которые обычно отключены в бета-клетках, включаются и начинают производить белки. В нормальных условиях эти гены заглушаются, потому что, когда они включаются, они вызывают всевозможные проблемы для бета-клеток, например, не дают им секретировать инсулин в ответ на глюкозу.
«Мы до сих пор мало что знаем об этих типах генов, например, какова их нормальная функция и механизм, который участвует в их подавлении», — говорит д-р Мостафа. «Поэтому было очень приятно обнаружить, что CNOT3 играет важную роль в их отключении».
Связь CNOT3 с информационной РНК
Дальнейшие исследования клеточных механизмов, стоящих за этим, обнаружили удивительную связь между CNOT3 и информационной РНК этих обычно выключенных генов. Информационная РНК (мРНК) представляет собой одноцепочечную молекулу, которая соответствует генетической последовательности гена и необходима для синтеза белков.
В нормальных условиях мРНК этих генов практически не экспрессируется. Но как только CNOT3 был удален, исследователи обнаружили, что мРНК стала намного более стабильной. Фактически, белок был произведен из стабилизированной мРНК, которая оказывает неблагоприятное воздействие на нормальную функцию тканей. Это говорит о том, что, по крайней мере, один из способов выключения этих генов — это дестабилизация их мРНК, управляемая CNOT3.
«Это исследование — шаг к пониманию молекулярных механизмов, которые управляют нормальной функцией бета-клеток», — говорит д-р Мостафа. «В конечном итоге, это может способствовать разработке новых способов профилактики и лечения диабета».
Источник: scitechdaily.com