Basi molecolari della Ritardo Mentale scoperto

Aprile 2, 2016 Admin Salute 0 1
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Gli scienziati lo scorso maggio hanno stabilito come ritardo mentale si sviluppa in persone con sindrome X fragile, una condizione causata dalla perdita ereditaria di una proteina essenziale, definito il fragile X proteina ritardo mentale (FMRP). La nuova ricerca dimostra che FMRP controlla il destino di diverse proteine ​​specifiche in cellule del cervello e quindi può spiegare perché l'assenza di questo singolo proteine ​​può causare la gamma di anomalie fisiche, cognitive e comportamentali caratteristici della sindrome X fragile.

Anche se questi risultati non possono portare a una cura per la sindrome X fragile, che offrono la possibilità di future terapie che ridurre l'impatto della malattia.

"Questo lavoro rappresenta una nuova comprensione del ritardo mentale", dice Robert B. Darnell, MD, Ph.D., un investigatore principale della ricerca in corso e professore presso la Rockefeller University. "I nostri risultati suggeriscono completamente nuovi modi di pensare trattare i problemi di questi pazienti hanno."




Katie Clapp, presidente della Fondazione di Ricerca FRAXA, che in gran parte finanziato l'opera di Darnell, e madre di due figli con fragile X dice: "Per la prima volta, gli scienziati possono spiegare perché questi bambini sperimentano alcuni sintomi. Questo tipo di conoscenza è molto rassicurante per le famiglie dei bambini con il disturbo. "

Le ultime ricerche, riportati in due documenti che figurano nel 16 novembre questione di Cell, è stato condotto da scienziati della Rockefeller University in collaborazione con i ricercatori della Scuola di Medicina Emory University. Uno studio è stato avviato da Darnell, capo del Laboratorio di Oncologia Molecolare Neuro-a Rockefeller, e l'altra da Stephen T. Warren, Ph.D., un ricercatore della Emory University School of Medicine e Howard Hughes Medical Institute.

Sindrome X Fragile, la seconda causa di ritardo mentale dopo la sindrome di Down e la causa più comune di ritardo mentale ereditario, colpisce circa 1 su 2.000 maschi e 1 a 4.000 femmine in tutto il mondo. I sintomi includono lieve a moderata deficit cognitivi e comportamentali, nonché malformazioni facciali sottili. Inoltre, le cellule cerebrali, o neuroni, di persone con la malattia hanno caratteristiche fisiche anomale: i loro "spine dendritiche" - le proiezioni simili a dita alle estremità dei neuroni che sono necessari per la comunicazione con altri neuroni - sono insolitamente lungo e affusolato .

La malattia nasce quando mutazioni genetiche nel gene FMRP, che si trova sul cromosoma X, causano FMRP non essere prodotta. Ma a differenza del ben studiato la sindrome di Down, che si verifica quando una parte di un cromosoma si duplica nel grembo materno, molto rimane poco chiaro sulle basi molecolari della sindrome X fragile.

"Il problema della fragile X è intrigante, perché la perdita di una singola proteina provoca una serie di cambiamenti comportamentali e fisiche", spiega Jennifer Darnell, Ph.D., autore principale di uno dei rapporti cellulare e un professore assistente di ricerca presso il Rockefeller . "Prima di questo, le conseguenze della perdita della fragile X proteina ritardo mentale su altre proteine ​​cerebrali era sconosciuta."

In precedenza, era noto che FMRP, inizialmente identificato una decina di anni fa, si lega a RNA messaggero (mRNA) molecole - che trasportano le informazioni genetiche (DNA) dal nucleo di una cellula del corpo al suo apparato di proteine ​​fare - ancora gli specifici mRNA coinvolti nonché l'obiettivo generale di questa proteina è rimasta inafferrabile.

Ora, i ricercatori presenti numerosi indizi importanti, che insieme suggeriscono che FMRP può alzare o verso il basso la produzione di alcune proteine ​​del cervello legandosi alle loro molecole di mRNA, e quindi influenzando macchinari proteine ​​rendendo la cella. Questo tipo di regolazione proteina è un aspetto fondamentale della vita di ogni cellula, e nel caso delle cellule cerebrali, è essenziale per l'apprendimento e la formazione della memoria. Una caratteristica fondamentale del lavoro attuale è l'identificazione degli mRNA specifici che si lega alla FMRP, nonché la constatazione che queste molecole sono misregulated nelle cellule di pazienti X fragile.

"Abbiamo trovato FMRP siti di legame in una popolazione di mRNA mostrati anormalmente regolamentato pazienti X fragile", dice Jennifer Darnell. "Le proteine ​​codificate da questi mRNA sono probabilmente alla base i problemi di questi pazienti hanno."

Darnell, un allieva Rockefeller, prima di dedicarsi al FMRP circa cinque anni fa a causa della sua somiglianza con un'altra proteina-RNA binding, Nova, in fase di studio in laboratorio di suo marito, Robert Darnell. Ha identificato gli obiettivi FMRP mRNA dapprima scoprendo che FMRP riconosce e si lega strettamente strutture loop-come RNA, chiamati G-quartetti, che rappresentano i siti nuovi RNA-binding umani. Questa scoperta è intrigante, perché queste strutture, che assomigliano in apparenza nodi sciolti lungo una corda, si trovano tipicamente in DNA e RNA non; l'unico caso conosciuto di queste strutture esistenti in RNA è in RNA batteriofago, dove, forse non a caso, che svolgono un ruolo nella regolazione mRNA. Un batteriofago è un piccolo virus che infetta soltanto i batteri.

Dopo aver cercato una banca dati di mRNA noti per le G-quartetti, ha colpito su un dato significativo: molti dei mRNA interessati dal FMRP, e le loro proteine ​​corrispondenti, svolgere un ruolo nell'apprendimento e nella memoria, lo sviluppo delle ossa del affrontare e nella formazione del sistema nervoso - tutte le attività cerebrali coinvolti nella sindrome X fragile.

"La maggior parte dei mRNA abbiamo individuato come target FMRP sono coinvolti in qualche aspetto della biologia sinaptica", dice Jennifer Darnell. Le sinapsi sono il punto di contatto tra neuroni, in caso di scambio di informazioni tra l'assone di un neurone dendrite di un secondo neurone.

"È possibile che FMRP è responsabile spola alcune proteine ​​out alle singole spine dendritiche di neuroni, e/o successivamente attivarli al momento opportuno durante lo sviluppo, così come durante la formazione della memoria adulto," dice Jennifer Darnell. "Questo spiegherebbe come specifiche connessioni neuronali sono rinforzati a formare ricordi."

Nel frattempo, il gruppo di Warren a Emory aveva anche autonomamente individuato obiettivi mRNA di FMRP, solo utilizzando una tecnica diversa chiamata microarray, o "DNA chip," l'analisi. I due gruppi, che inizialmente aveva incontrato in occasione della riunione annuale del 2001 sulla sindrome X fragile al Cold Spring Harbor Laboratory, hanno collaborato e, lavorando insieme, hanno scoperto che quasi il 70 per cento degli obiettivi di Warren conteneva i G-quartetti.

Infine, i ricercatori hanno dimostrato che questi obiettivi FMRP recentemente caratterizzato - individuate in una provetta in caso di Jennifer Darnell - sono infatti misregulated nelle cellule dei pazienti, collegando in tal modo le loro scoperte molecolari di ciò che sta realmente accadendo nei corpi delle persone.

Perché FMRP sembra giocare un ruolo sia di sviluppo e il cervello adulto, può eventualmente essere possibile trattare alcuni dei sintomi della sindrome X fragile. Inoltre, la scoperta di alcuni specifici mRNA coinvolti nella malattia ha aperto le porte a nuovi bersagli farmacologici; un giorno può essere possibile manipolare le singole mRNA, o proteine, responsabili dei vari sintomi della fragile X come mezzo per trattare la malattia.

La ricerca è stata finanziata dalla Fondazione FRAXA Research, e dal National Institute of Child Health e lo Sviluppo Umano e il National Institutes of Health.

John D. Rockefeller fondò Rockefeller University nel 1901 come il Rockefeller Institute for Medical Research. Scienziati Rockefeller hanno ottenuto risultati significativi, tra cui la scoperta che il DNA è il vettore di informazioni genetiche. L'Università ha legami con 21 premi Nobel, di cui sei nel campus. Scienziati Rockefeller University hanno ricevuto questo premio per due anni consecutivi: neurobiologo Paul Greengard, Ph.D., nel 2000 e biologo cellulare Günter Blobel, MD, Ph.D., nel 1999, sia per la Fisiologia e la Medicina. Allo stato attuale, 33 docenti sono eletti i membri della National Academy of Sciences. Festeggia il suo Centenario, nel 2001, Rockefeller - primo centro di ricerca biomedica della nazione - continua a guidare il settore sia in ricerca scientifica e lo sviluppo di scienziati di domani.

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