Новое исследование, опубликованное на Слушаниях Национальной академии наук и во главе с исследователями из Университета Пенсильвании теперь, предлагает первое механистическое объяснение почему дело обстоит так.Исследовательская группа, возглавляемая Монтсеррат К. Ангера, доцентом в Отделе Биомедицинских Исследований в Школе Пенна Ветеринарии, сосредоточилась на X деактивациях, механизм, который служит, чтобы уравновесить дозу гена между мужчинами и женщинами, запрещая экспрессию гена на одной из женщины два X хромосом.
Они обнаружили, что в женщинах лимфоциты иммунной системы, определенно T клетки и клетки B, испытывают недостаток в типичных образцах Xist, молекула РНК, важная для процесса деактивации, а также других маркеров X деактиваций хромосомы, таким образом делая X деактиваций неполными в этих клетках.Та неполная активация присутствовала в лимфоцитах во всех женщинах, но у больных волчанкой также были уникальный характер экспрессии ключевых связанных с неприкосновенностью генов и необычные образцы локализации РНК Xist, предлагая основное объяснение условия болезни.«Просто, кажется, есть что-то о лимфоцитах», сказал Ангера. «Глушение X хромосом, кажется, не так трудно в них, как это находится в других типах клетки».Соавторы Ангеры на бумаге были ведущим автором Джиэнлом Ваном, Камиль Сирет и Майклом Атчисоном, всем Пенном Ветом; Мэриэнн К. Крамер из Отдела Биохимии и Биофизики в Медицинской школе Перельмана Пенна; и Arindam Basu Университета штата Пенсильвания, раньше Пенна Вета.
Исследование возникло в постдиссертации Ангеры, которая сосредоточилась на X деактивациях в плюрипотентных стволовых клетках. В особенности она исследовала роль Xist, длинная некодирующая молекула РНК, которая, как известно, начинает X деактиваций и поддерживает его, проживая с инактивированным X хромосом, которые также приобретают признаки маленькой молекулы, названные гетерохроматическими модификациями, далее подавляющей экспрессией гена.
Исследования Ангеры нашли, что в некоторых случаях стволовые клетки теряют и выражение Xist и модификации, которые обычно проживают на бездействующем X. В результате клетки начали бы становиться частично повторно активированными, растя быстро и начав напоминать раковые клетки.Она начала задаваться вопросом, могли ли бы определенные болезни явиться результатом неподходящего обслуживания X деактиваций, особенно аутоиммунные условия, такие как волчанка; 85 процентов больных волчанкой – женщины.«Что привлекло мое внимание об аутоиммунитете и определенно волчанке», сказал Ангера, «был то, что были гены на X хромосомах, которые были связанной неприкосновенностью, и у этого, как показывали, были более высокие уровни экспрессии в больных волчанкой».Чтобы обратиться к этому вопросу, исследователи Пенна исследовали лимфоциты, пожертвованные здоровыми человеческими женщинами, а также «наивным», или нестимулируемым T и клетками B от самок мыши.
Они нашли, что, в отличие от этого в другой клетке печатает, где Ксист связан плотно с бездействующим X хромосом, женские лимфоциты испытали недостаток в этом Ксисте «облако», даже при том, что клетка все еще содержала ожидаемые уровни Ксиста. Это предположило, что Ксист правильно не мигрировал к бездействующему X, чтобы заставить его замолчать.Когда исследовательская группа активировала человека Т и клетки B, моделировав, как эти клетки ответят, когда подарено болезнетворный микроорганизм, облака Xist вновь появились. Команда наблюдала подобные результаты у мышей.
Все же наивные и стимулируемые лимфоциты у всех были подобные количества Xist.«Что было действительно поразительно нам, был то, что это не происходило из-за различия в количестве Xist. Есть тонна РНК Xist в этих клетках», сказал Ангера. «Это просто не получает к бездействующему X хромосом в наивных лимфоцитах».
Дальнейшие экспертизы бездействующего X в лимфоцитах нашли, что это испытало недостаток в гетерохроматических отметках, найденных на бездействующем X в других типах клетки.Результаты, что у даже здоровых женщин было такое необычное обслуживание бездействующего X в их лимфоцитах, были совершенно неожиданны.«Наша гипотеза была то, что образцы волчанки были dysregulated, и здоровые женщины будут в порядке», сказала Монтсеррат. «Таким образом, для нас было действительно отвратительно, что лимфоциты в нормальных женщинах испытали недостаток в этих маркерах X деактиваций также».
Чтобы видеть если, это отсутствие гетерохроматических отметок и Xist, оба из которых обычно блокируют экспрессию гена на бездействующем X, привело к увеличенной экспрессии гена, исследователи посмотрели на связанные с неприкосновенностью гены на X хромосомах, чтобы видеть, были ли одна или две выражаемые копии. Они нашли, что приблизительно 3 – 5 процентов женских лимфоцитов выразили две копии этих генов, а также две копии гена, не связанного с неприкосновенностью. Никакие мужские лимфоциты не показали это то же самое выражение с двумя копиями.В соответствии с тем результатом, исследователи нашли, что определенные области X хромосом в человеческих женских клетках B, включая регионы, которые содержат связанные с неприкосновенностью гены, были выражены по поводу более высоких уровней, чем мужские клетки.
Поскольку Xist в женских лимфоцитах присутствовал, но просто не локализовал к надлежащему месту на бездействующем X, исследовательская группа бросила более близкий взгляд на два белка, YY1 и hnRNPU, которые, как известно, связывают с Xist и возможно играют роль в кладении обратно его к бездействующему X после того, как лимфоциты стимулируются. Используя человеческие клетки T в культуре, а также мышах, испытывающих недостаток в одном из этих генов, YY1, они нашли, что, действительно, эти два белка действительно помогали положить обратно Xist к бездействующему X хромосом в активированных лимфоцитах.Хотя было ясно, что женские лимфоциты отличались от мужчин в их образцах локализации Xist, команда хотела знать, были ли у больных волчанкой дополнительные необычные особенности X деактиваций, которые могли бы объяснить их болезнь.
Используя образцы лимфоцита и от педиатрических больных волчанкой и от здоровых детей подобных возрастов, команда нашла больше неправильной локализации Xist в больных волчанкой и некоторые доказательства, что они были более вероятны, чем здоровые люди иметь две копии связанных с неприкосновенностью генов. Исследователи также отметили, что область X хромосом, содержащих Xist, показала самые большие различия в выражении, сравнивая волчанку со здоровыми пациентами.Одна возможность, сказал Ангера, то, что у всех женщин может быть поднаселение лимфоцитов с неполным X деактиваций; в здоровых людях те лимфоциты остаются в меньшинстве, но то поднаселение может вступить во владение в пациентах с аутоиммунными условиями.Чтобы основываться на работе, команда Ангеры выполняет дополнительные исследования, используя основные образцы от больных волчанкой, а также образцы из модели мыши волчанки.
В то время как текущее исследование было сделано на увековеченных клетках от больных волчанкой, Anguera надеется, что исследователи получат более четкую картину того, как образцы Xist отличаются, используя основные клетки.Команда также начинает исследование другой оказанной влияние женщинами аутоиммунной болезни, синдрома Sjogrens, у которого есть еще более чрезвычайный женский уклон, чем волчанка, чтобы видеть, присутствуют ли подобный X образцов деактивации.
Если результаты держат через различные аутоиммунные болезни, возможно, что характерные образцы локализации Xist могли использоваться в качестве биомаркера болезни, позволяя более ранние диагнозы и лечение.