Ekspanzijske ponovitve G4C2, ki se nahajajo znotraj prvega introna gena C9ORF72 predstavljajo glavni genetski vzrok amiotrofične lateralne skleroze in frontotemporalne lobarne degeneracije. Obstaja več hipotez o tem kako izražena RNA s ponovitvami vodi v razvoj ALS in FTLD. Ker je izražanje odvisno od DNA, ki vsebuje ekspanzijske ponovitve, je nujno da razumemo njeno strukturo. Za g-kvadruplekse je znano da vplivajo na izražanje na nivoju DNA, tako da predstavlja to ali tvorijo na ekspanzijskih ponovitvah pomembno biološko vprašanje. Z uporabo nuklearne magnetne resonance in cirkularne dihrone spektroskopije smo pokazali da DNA G4C2 z različnim številom ponovitev d(G4C2) tvori planarne gvaninske kvartete tipične za G-kvadruplekse. Dodatno smo pokazali da se lahko DNA g-kvadrupleksi tvorijo intra- in inter-molekularno v paralelni ali anti-paralelni orientaciji, glede na dolžino d(G4C2) ponovitev. To potencialno strukturno heterogenost daljših, bolezensko-relevantnih ponovitev, je potrebno upoštevati pri razreševanju njihove vloge v patogenezi ALS in FTLD.
COBISS.SI-ID: 27972647
Amiotrofična lateralna skleroza (ALS) je bolezen ki prizadane predvsem motorične nevrone in void v progresivno in smrtno mišično atrofijo. Male RNA molecule, vključno z mikroRNA (miRNA) so pomembni regulatorji izražanja genov in lahko delujejo tako globalno kot tudi specifično za tkivo ali določen tip celic. V mišiči miRNA-ji, t.i. myomiR-ji regulirajo pomembne procese in so spremenjeni pri določenih boleznih. Več myomiR-jev je dosedaj pokazalo obetavne rezultate za terapevtsko uporabo v celičnih in živalskih modelih ALS, vendar pa specifične miRNA, ki so v spremenjene v mišičnem tkivu pri bolnikih, še niso bile opredeljene. Z uporabo sekvenciranja malih RNA molekul (small RNA-Seq) smo primerjali izražanje malih RNA v mišičnem tkivu bolnikov z ALS ter zdravih, enako starih control. Identificirane snoRNA, mtRNA in druge male RNA kažejo na verjetne molekularne povezave med inzulinskimi potmi in ALS. Dodatno spremenjene miRNA po bioinformatskih napovedih uravnavajo beljakovine, ki so vpletene tako v normalne kot bolezenske procese v mišicah, ter kažejo na prisotnost aktivne reinervacije ter kompenzacije v mišici tekom bolezni, kar ponuja nove tarče za nadaljnje raziskovanje in razvoj terapije za ALS.
COBISS.SI-ID: 4730540
Heksanukleotidne G4C2 ponovitve v genu C9ORF72 predstavljajo najpogostejšo mutacijo, povezano z amiotrofično lateralno sklerozo (ALS) in frontotemporalno demenco (FTLD). Do sedaj so bili za to mutacijo opisani trije mehanizmi patogeneze: haploinsuficienca C9ORF72, toksičnost RNA, ter nalaganje proteinov z dipeptidnimi ponovitvami. Zaporedje mutacije sestavljajo izključno G in C nukleotidi, kar teoretično omogoča izoblikovanje različnih ne-B DNA struktur kot so G-kvadrupleksi in i-motivi. Te structure lahko delujejo kot promotorji in regulatorni elementi, ki vplivajo na replikacijo, transkripcijo in translacijo okoliške regije. G-kvadrupleksi so že bili dokazani na G-bogati verigi DNA ter RNA (G4C2)n, medtem ko ostaja nasprotna C-bogata (G2C4)n veriga neokaratkerizirana. Podobne C-bogate sekvence lahko pod kislimi pogoji formirajo i-motive, ki so sestavljeni iz dveh paralelnih dupleksov v nasprotni orientaciji ki jih povezujejo hemi-protonirani C+-C pari. V raziskavi smo pokazali da lahko d(G2C4)n ponovitve tvorijo i-motive in protonirane lasnice tudi pri skoraj fizioloških pogojih. V dodatnih poskusih smo pokazali, da ob prisotnosti obeh verig DNA (G4C2 in G2C4) le-ti preferenčno tvorita G-kvadruplekse in i-motive, ne pa dvojnoverižne DNA kot bi pričakovali. Gre za zelo pomembno odkritje, ki poudarja strukturno heterogenost daljših, bolezensko spremenjenih ponovitev in njihov pomen pri bolezni saj bo lahko predstavljalo novo farmakološko tarčo za z C9ORF72 povezana ALS in FTLD.
COBISS.SI-ID: 29086759