ציטראט חיוני למטבוליזם והתפתחות נוירונים. חלבון הובלה ממברנה בשם SLC13A5 ממלא תפקיד מרכזי בתהליך זה וקושר בעבר לצורה חמורה במיוחד של אנצפלופתיה אפילפטית. בהתבסס על נתונים מפרויקטים של ספינות דגל רזולוציות ורזולוציות שהושלמו לאחרונה, מדענים ב- CEMM חקרו באופן מקיף את התפקוד והמבנה של טרנספורטר הממברנה SLC13A5, בחקירת ניסוי 38 גרסאות מוטציה. הממצאים שלהם, שפורסמו ב התקדמות מדעית (Doi 10.1126/sciadv.adx3011) שופכים אור חדש על המנגנונים של מחלה זו והניחו את הבסיס למחקר נוסף על אפילפסיה והפרעות אחרות.
ציטראט, היון הטעון שלילית של חומצת לימון, הוא מרכיב מרכזי במטבוליזם של כל תא. במחזור חומצת לימונית המכונה לעתים קרובות "הרכזת" של חומרים מטבוליזם סלולרי-אורגני מתפרקים כדי לייצר אנרגיה כימית, ובמקביל לייצר מקדימים שונים לביוסינתזה של חומצות שומן ומולקולות איתות ביקורתיות המעורבות בדלקת והתפתחות תאים.
בנוירונים, ציטראט ממלא תפקיד חשוב במיוחד. כ"מה שנקרא "נוירומוולטור", זה משפיע על פעילות עצבית ולכן הוא קיים בריכוזים גבוהים יחסית בנוזל המוח. בהתאם, נוירונים מבטאים רמות גבוהות של טרנספורטר SLC13A5 כדי להקל על ספיגת ציטראט. כאשר טרנספורטר זה אינו פונקציונלי לחלוטין, הוא יכול להוביל להפרעה של טרנספורטר SLC13A5 ציטראט-צורה קשה של אפילפסיה הקשורה להתפתחות מוחית לקויה (המכונה מדעית כאנצפלופתיה אפילפטית התפתחותית, DEE). מצב זה נגרם על ידי מוטציות בגן SLC13A5. עם זאת, עד כה, מעט מאוד היה ידוע על אילו מוטציות מעורבות, כיצד הן משפיעות על התפקוד המולקולרי של הטרנספורטר וכיצד הם משפיעים על התקדמות המחלה.
עשרת אלפים מוטציות שניתחו
כדי לטפל בפער הידע הזה, מדענים במרכז המחקר CEMM לרפואה מולקולרית של האקדמיה האוסטרית למדעים ביצעו טכניקה בשם "סריקת מוטציה עמוקה" (DMS), תוך ניתוח ההשפעה של כמעט עשרת אלפים מוטציות גנטיות שונות על תפקודו של חלבון התובלה SLC13A5. מערך הנתונים הועשר עוד יותר על ידי ניתוחים חישוביים של יציבות חלבון, ו -38 גרסאות SLC13A5 מוטציה נבחרו לחקירה ניסיונית. גישה זו חשפה מספר מנגנונים מולקולריים הקשורים לביטוי המחלה. אלה כללו הבדלים ברמות ייצור הטרנספורטר בנוירונים, לוקליזציה מדויקת שלהם בקרום התא והשיעור בפועל של הובלת ציטראט.
"עם תוצאות אלה הצלחנו לזהות ולאפיין גרסאות הגורמות למחלות של טרנספורטר SLC13A5", מסביר הסופר הראשון וואן וואנג, המסכם את הממצאים העיקריים של המחקר. "בנוסף, על ידי ניתוח חישובי של הגרסאות המוטנטיות, הערכנו את יציבות החלבון על פני קונפורמציות שונות וקבענו ציון שימור אבולוציוני לכל הגרסאות", מוסיף הסופר הראשון של סופר אברנדרו פרדה, כיום באוניברסיטת ולפריסו בצ'ילה.
עבודתנו מדגישה את החשיבות של בדיקה שיטתית של ההשפעות של גרסאות גנטיות. במיוחד במחלות נדירות כמו מחסור בטרנספורטר ציטראט SLC13A5, צורה ספציפית של אפילפסיה, גישה זו עוזרת לנו לחשוף מנגנוני מחלות מולקולריות. יחד עם זאת, אנו מקבלים תובנות חשובות לגבי ההשפעה של גרסאות המתרחשות גם באוכלוסייה הכללית – צעד חשוב להבנה מקיפה יותר של המגוון הגנטי והשפעתה על בריאות האדם. "
ג'וליו סופרטי-פורגה, סופר בכיר
המדענים המעורבים במחקר נתמכו על ידי קונסורציום הרזולוציה, ממשיך דרכו של פרויקט Resolute-A בקנה מידה גדול בהובלת ג'וליו סופרטי-פורגה ב- CEMM שמיפה באופן פונקציונלי את כל משפחת טרנספורטר SLC וסייעו בפענוח "הלוגיסטיקה של התא". נתוני המטופלים נמסרו על ידי הקרן לחקר TESS, המוקדשת לקידום המחקר על מחסור בטרנספורטר Citrate SLC13A5.
