Мутации в гене, кодирующем protein kinase Cγ (PKCγ), оказались ассоциированными с доминантно наследуемой spinocerebellar ataxia (SCA). Это указывает на новый механизм нейронального патогенеза. Spinocerebbelar синдромы представляют собой гетерогенную группу нейродегенеративных нарушений, характеризующихся атаксией, аномальной походкой и нескоординированностью конечностей. Патология в первую очередь ассоциирована с нейронами Пуркинье мозжечка, хотя стволо головного мозга и спинной мозг также м. затрагиваться . SCA м.б. спорадическими, однако известно более 14 локусов, ассоциированных с доминантно наследуемыми формами. Показатель аутосомно-доминантных SCA ~1/1000000 с началом обнаружения симптомов в третьей декаде жизни.
Большинство форм аутосомно-доминантаных SCAs (напр., SCA1, SCA2, SCA3/Machado-Joseph disease, SCA6, SCA7, SCA17 и dentatorubral pallidoluysian atrophy (DRPLA)) обусловлено увеличением полиглютамин кодирующих CAG в определеннм болезненном гене. Белки, содержащие увеличенные полиглютаминовые участки, как полагают, обладают доминантно токсическими свойствами, которые инициируют множественные пути нейрональной дисфункции и ведут к гибели нейронов. Некоторые некодирующие расширения нуклеотидных повторов идентифицированы и в связи с доминантно наследуемыми SCAs (напр., SCA8, SCA10, SCA12), но патогенетические механизмы в этих случаях неясны. Подсчитано, что 30% семей с SCA не обнаруживают сцепления с известными локусами. Выявление мутаций PKCγ позволяет думать о мол. механизме SCA, несвязанным с полиглютаминовой токсичностью. Идентифицированы также мутации кодирующей области гена
FGF 14, ассоциированные с SCA.
Сначала была выявлена новая форма доминантно наследуемой SCA , картированная в области в 22сМ на хромосоме 19q13.4-qter. Среди 300 генов и expressed sequence tags (ESTs) в этой области подозрение вызвал ген
PKCγ: т.к. экспрессия PKCγ высокая в головном и спинном мозге, особенно в клетках Пуркинье; мыши с генетически инактивированной
PKCγ имеют аномальную походку и нескоординированы; спонтанные мутации
PKCγ у крыс
agu рецессивное нарушение с паркинсон-подобными движениями. Кроме того, белок PKCγ уменьшен в количестве или неправильно локализован у трансгенных мышей, экспрессирующих мутантную форму
ataxin-1 (ген, вызывающий SCA1),
Chen et al., секвенировали всю кодирующую область PKCγ в геномной ДНК затронутых индивидов из семьи с SCA. Была выявлена С→T нуклеотидная замена, которая соответствовала замене гистидина на тирозин в положении 101 (H101Y) PKCγ. Мутация H101Y сегрегировала у всех 9 затронутых членов семьи.
Ассоциация PKCγ с SCA была подтверждена и в исследовании 39 дополнительных индивидов с атаксией, которые ранее дали отрицательные тесты на на увеличения генов для SCA1, SCA2, SCA3 и SCA6. В этой группе у двух индивидов выявлены кодирующие мутации PKCγ. T→C переход, который даёт замену серина на пролин в положении 119 (S119P) обнаружен у пациентки и её двух потомков. Дальнейшим подтверждением вовлечения PKCγ в SCA получено при обнаружении G→A перехода, вызывающего замену глицина на аспартат в положении 128 (G128D). Эта мутация, по-видимому, возникала спорадически. Все эти мутации не были обнаружены у 192 нормальных контрольных индивидов.
PKCγ содержит N-терминальный регуляторный домен, и С-терминальный протеин киназный каталитический домен. N-терминальный регуляторный домен содержит богатую цистеином область, названную С1, которая, как известно, связывает цинк и сигнальный липид diacylglycerol. В ответ на активацию определенных рецепторов клеточной поверхности диацилглицерол генерируется с помощью phospholipase C, а соединение диацилглицерола с С1 областью способствует ассоциации РКС с плазматической мембраной и последующей полной активации РКС. Гистидиновый остаток 101 находится в области С1 PKCγ и непосредственно участвует в связывании цинка и диацилглицерола. Возможно замена H101Y нарушает связывание дицилглицерола, прикрепление к мембране и и нормальную регуляцию активности PKCγ. Эта идея подтверждается компьютерным моделированием. Структурное моделирование также позволят предположить, что G128D мутации также м. существенно менять С1 область и нарушать связывание диацилглицерола. Мутация S119P не вызывает чётких структурных изменений. Однако серин 119 определенно внутри С1 области и этот остаток законсервирован у всех млекопитающих.
Авт. продемонстрировали, что характерны низкие уровни PKCγ в клетках Пуркинье у затронутых SCA пациентов с мутациями PKCγ. Более того уровни белка ataxin-1 также снижались в клетках Пуркинье у этих пациентов. Значение последнего неясно, но оно подтверждает наличие взаимосвязи между двумя белками.
Авт. отмечают, что геномная позиция PKCγ относится к минимально области, картированной в связи с SCA14. Доминантное наследование PKCγ-сцепленных SCAs указывает на то, что мутантные белки м. вызывать избыточность функции, хотя нельзя исключить и гаплонедостаточность активности PKCγ. Рецессивная мутация agu у крыс даёт сильно укороченную PKCγ, у которой целиком отсутствует каталитический домен, это указывает на то, что общая потеря функции PKCγ м. объяснить нейрологический фенотип у этих крыс. PKCγ нокаутные мыши также обладают слегка аномальной походкой и атаксией. Мутации, затрагивающие каталитический домен PKCγ (R659S) идентифицированы в ассоциации с пигментным ретинитом типа 11, нейродегенеративным нарушением сетчатки. Всё это указывает на участие PKCγ в регуляции здоровья нейронов.
Сайт создан в системе
uCoz
