Изучая гены, которые регулируют раннее развитие сердца у животных, ученые решили загадку о роли одного гена, обнаружив, что он действует согласованно со связанным геном. Их открытие способствует пониманию того, как самые ранние стадии развития сердца могут идти наперекосяк, приводя к врожденным порокам сердца у людей.
Питер Дж. Грубер М.D., Ph.D., кардиоторакальный хирург в Детской больнице Филадельфии, провел исследование, опубликованное на этой неделе в январе. 15 номер журнала биологической химии. Врожденные пороки сердца, встречающиеся примерно у 1 из 200 детей, представляют собой наиболее распространенный врожденный дефект у человека.
"Мы обнаружили роль гена Gata5, роль, которая недооценивается в сердечном развитии позвоночных," сказал Грубер. "Gata5 – это ген, который необходим для развития сердца у других животных, таких как лягушки и рыбки данио, но, вопреки ожиданиям, удаление этого гена, похоже, не повлияло на сердца млекопитающих. Однако мы обнаружили, что у мышей этот ген тесно взаимодействует с другими генами, влияя на развитие сердца. Это может работать аналогично у людей."
Ген Gata5 экспрессирует белок GATA5, который является членом семейства факторов транскрипции «цинковые пальцы» – белков, которые действуют как переключатели для включения или выключения активности гена. Факторы транскрипции регулируют то, как ДНК передает свои инструкции в информационную РНК, а РНК, в свою очередь, помогает производить определенный белок с определенными функциями в биологических процессах. Факторы транскрипции GATA выполняют важные задачи в процессе развития организма.
Работая на мышах, группа исследователей Грубера генетически сконструировала мышей, у которых гены Gata5 были неактивны, и обнаружила, что животные здоровы, с нормально функционирующими сердцами. Однако они обнаружили, что эти мыши показали повышенную экспрессию другого гена в том же семействе, Gata4, что предполагает, что Gata4 может компенсировать потерю Gata5.
Когда они вывели новую группу мышей, у которых Gata5 был неактивен и имел только один функционирующий аллель Gata4 (каждый ген имеет два аллеля), все мыши имели серьезные сердечные дефекты и умерли до рождения. (Мыши с нормальным геном Gata 5 и только одним функционирующим аллелем Gata4 были нормальными.)
"Наши исследования показывают, что Gata5 играет ранее неожиданную роль во время сердечного развития, действуя совместно с Gata4, направляя сердце на формирование нормальных структур," сказал Грубер. "Если тот же процесс происходит у людей, это говорит нам кое-что новое о пренатальном развитии сердца. Исследование также показывает, что изолированного изучения одного гена может быть недостаточно. Здесь один ген нейтрализует последствия потери другого гена."
У людей гены семейства GATA регулируют развитие сердечной мышцы в определенных структурах, разделяющих левую и правую стороны сердца. Команда Грубера проводит последующие исследования, исследуя, как гены, обнаруженные у мышей, могут быть аналогичны генам, участвующим в развитии эмбрионального сердца у людей. "Хотя это еще далеко, более глубокое понимание биологических механизмов на раннем этапе развития сердца может в конечном итоге предоставить полезные цели для более точной диагностики или индивидуального лечения детей с врожденными пороками сердца," добавил Грубер.