В новом исследовании, опубликованном в журнале PLOS Medicine, ученые из Окинавского института науки и технологий (Okinawa Institute of Science and Technology) обнаружили, что ключевую роль в регулировании уровня глюкозы играет белок, распространенный во всем организме. Ученые пришли к выводу, что этот белок, получивший название CNOT3, заставляет замолчать набор генов, которые в противном случае вызывали бы нарушение работы инсулин-продуцирующих клеток, что связано с развитием диабета.
Актуальность проблемы
Дефекты бета-клеток приводят к повышению уровня глюкозы в крови и, в конечном итоге, к диабету. Результаты исследования показывают, что CNOT3 участвует в этом, играя ключевую роль в поддержании нормальной функции бета-клеток. Обнаружено, что нокаут CNOT3 приводит к диабету у мышей. CNOT3 регулирует многие гены в разных тканях, но его деятельность имеет общую основу – CNOT3 помогает поддерживать клетки живыми, здоровыми и правильно функционирующими. CNOT3 делает это с помощью нескольких различных механизмов, таких как производство необходимых белков или подавление определенных генов.
Материалы и методы исследования
Исследователи изучили функцию CNOT3 в островках Лангерганса (скопления гормон-продуцирующих клеток) у мышей. С островками сложно работать, поскольку они занимают от 1 до 2% поджелудочной железы, но именно там расположены бета-клетки.
Сначала исследователи попытались понять, отличается ли экспрессия CNOT3 у мышей с диабетом от мышей без диабета. Изучая островки, ученые обнаружили значительное снижение CNOT3 в островках у мышей с диабетом по сравнению с островками у здоровых. Для дальнейшего изучения функции белка исследователи заблокировали его производство в бета-клетках здоровых мышей.
Результаты научной работы
В течение четырех недель метаболизм животных функционировал нормально, но к восьмой неделе у мышей развилась непереносимость глюкозы, а к 12 неделям у них развился диабет.
Исследователи обнаружили, что без CNOT3 некоторые гены, которые обычно отключены в бета-клетках, включаются и начинают производить белки. В нормальных условиях эти гены заглушаются, поскольку, когда они включаются, они вызывают всевозможные проблемы для бета-клеток, например, не дают им секретировать инсулин в ответ на глюкозу.
Дальнейшие исследования клеточных механизмов, стоящих за этим, обнаружили удивительную связь между CNOT3 и информационной РНК этих обычно выключенных генов. Информационная РНК (мРНК) представляет собой одноцепочечную молекулу, которая соответствует генетической последовательности гена и необходима для синтеза белков.
В нормальных условиях мРНК этих генов практически не экспрессируется. Но как только CNOT3 был удален, исследователи обнаружили, что мРНК стала намного стабильнее. Фактически, белок был произведен из стабилизированной мРНК, которая оказывает неблагоприятное воздействие на нормальную функцию тканей. Это говорит о том, что, по крайней мере, один из способов выключения этих генов – это дестабилизация их мРНК, управляемая CNOT3.
Выводы
Это исследование – шаг к пониманию молекулярных механизмов, которые управляют нормальной функцией бета-клеток. В конечном счете, это может способствовать разработке новых способов профилактики и лечения диабета.
Авторы другого исследования утверждают, что растительная диета помогает контролировать симптомы диабета 1 типа.
