Усовершенствованная технология секвенирования позволяет по-новому взглянуть на митохондриальные заболевания человека.
Способность переводить генетический код в белки является важным шагом для всех живых организмов. Краеугольным камнем этого молекулярного процесса является способность переноса молекул РНК (тРНК) связывать узнавание генетического кода с родственной аминокислотой, которая является строительным материалом для белков. Химическая модификация отдельных тРНК является критическим этапом процесса декодирования во время синтеза белка.
Митохондрии известны как электростанция клетки и необходимая органелла, обладающая уникальным наследуемым по материнской линии механизмом синтеза генома и белка, предназначенным для производства аэробной энергии. Мутации в генах тРНК, кодируемых в митохондриальном геноме, являются наиболее частой причиной митохондриальных нарушений у человека .
Несмотря на то, что все мутации митохондриальной ДНК нарушают выработку энергии внутри клетки, специфические мутации имеют четкие клинические симптомы. Молекулярная основа, по которой эти расстройства превращаются в болезни, остается недостаточно понятной.
Одним из основных недостатков было отсутствие понимания того, как первичные генетические мутации в митохондриальном геноме влияют на все тРНК и их соответствующие химические модификации. Прошлые исследования по этой теме были затруднены технологическими ограничениями и требованием больших количеств материала для пациентов.
Исследователи из Хельсинкского университета, возглавляемые постдокторантом Уве Рихтером в лаборатории доктора Брендана Баттерсби в Институте биотехнологии в сотрудничестве с Тао Паном из Чикагского университета, преодолели эти ограничения, используя последние достижения в методологической разработке следующих секвенирование РНК поколения для исследования всего пула митохондриальных тРНК при разрешении одного нуклеотида. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications .
Этот подход позволил исследователям впервые исследовать обилие и метильные модификации всех митохондриальных тРНК у пациентов, страдающих одной из наиболее распространенных наследственных мутаций митохондриальной тРНК, MERRF или миоклонической эпилепсией с рваными красными волокнами.
Анализ показал, что количественные изменения в содержании тРНК и модификациях метила оказали существенное влияние на синтез белка в митохондриях. Восстановив модификацию, группа смогла определить конкретные роли для синтеза, а также стабильность митохондриальных белков . В совокупности отчет проливает новый свет на молекулярный механизм развития митохондриальных нарушений у человека.