Zincul ar putea trata o tulburare genetică rară

Encefalopatiile pediatrice de origine genetică provoacă dizabilități motorii și intelectuale severe încă de la naștere. Una dintre aceste boli, identificată pentru prima dată în 2013, este cauzată de mutații ale genei GNAO1. Pentru a înțelege detaliile mai fine ale perturbărilor rezultate, oamenii de știință de la Universitatea din Geneva (UNIGE), din Elveția, au efectuat analize atomice, moleculare și celulare. Au descoperit că zincul ar putea trata această boală.

Cercetătorii au descoperit că o mutație în GNAO1 duce la înlocuirea unui aminoacid cu altul în secvența proteinei. Acest lucru este suficient pentru a perturba mecanismul de activare și dezactivare a proteinei codificate, modificând astfel capacitatea neuronilor de a comunica corect cu mediul lor.

• Ce se întâmplă cu creierul atunci când lucrezi în echipă?
• Locul în care trăiești influențează ce greutate ai, arată un nou studiu

Zincul ar putea trata, cel puțin parțial, proteina afectată de aceste mutații. Aceste rezultate aduc speranța unui tratament care ar putea schimba viața pacienților și a familiilor acestora.

Studiul a fost publicat în revista Science Advances.

Zincul ar putea trata o boală rară

Copiii cu mutații ale genei GNAO1 prezintă tulburări clinice semnificative: întârzierea dezvoltării intelectuale și motorii, mișcări necontrolabile, precum și epilepsie mai mult sau mai puțin severă, uneori însoțită de leziuni cerebrale și atrofie. GNAO1 codifică o proteină numită „Gαo”, care este unul dintre cele mai esențiale blocuri de construcție ale celulelor neuronale.

„Această mutație este dominantă heterozigotă, ceea ce înseamnă că una dintre cele două copii ale genei este funcțională, iar cealaltă este mutantă. Chiar dacă neuronii au jumătate din proteinele normale, efectele în cadrul neurodezvoltării sunt devastatoare”, explică Vladimir Katanaev, profesor la Departamentul de Fiziologie și Metabolism Celular la Facultatea de Medicină UNIGE, care a condus această cercetare.

Proteine mutante

Proteinele Gαo funcționale sunt activate atunci când sunt legate de nucleotida numită GTP, apoi se dezactivează prin hidroliză. Acest lucru le permite proteinelor să urmeze un ciclu de activare și dezactivare necesar pentru funcționarea celulei, scrie Medical Xpress.

Mutațiile genei GNAO1 duc la înlocuirea unui aminoacid din Gαo cu altul. Aceste proteine mutante se activează foarte repede, dar nu sunt capabile să efectueze hidroliza. Astfel sunt prinse într-o stare permanentă de activare.

„S-a constatat că aceste mutații afectează indirect un aminoacid crucial pentru hidroliza GTP: glutamina 205. În mod normal, această glutamină este situată structural opus față de GTP, ceea ce permite hidroliza. Cu toate acestea, această glutamină este deplasată în cazul unei mutații patologice: această distanță structurală împiedică mecanismul să funcționeze”, explică Vladimir Katanaev.

Prin perturbarea interacțiunilor cu proteinele membranei celulare, aceste mutații modifică capacitatea neuronilor de a comunica cu mediul lor.

Zincul ar putea trata boala și îmbunătăți calitatea vieții pacienților

Oamenii de știință și-au bazat restul studiului pe aceste prime rezultate fundamentale. „În cele din urmă, scopul nostru este să încercăm să găsim un tratament care să limiteze simptomele bolii și să îmbunătățească calitatea vieții pacienților și a familiilor acestora”, au spus cercetătorii.

Pentru a face acest lucru, echipa de cercetare a efectuat un screening de mare capacitate a mii de medicamente aprobate sperând să identifice o moleculă capabilă să reactiveze hidroliza.

„În bolile rare, de obicei nu există nicio modalitate de a dezvolta o moleculă complet nouă. Reutilizarea moleculelor de medicament deja disponibile, aprobate și sigure poate fi o strategie de succes”, adaugă Vladimir Katanaev.

O moleculă, piritiona de zinc, a ieșit în evidență: corectează pierderea interacțiunilor intracelulare aducând glutamina 205 aproape de locația sa structurală normală, permițând hidroliza GTP.

„Acesta este un vechi medicament antifungic și antibacterian folosit sub formă de cremă pentru anumite boli de piele. Am dus analiza cu un pas mai departe pentru a vedea dacă toată sau doar o parte din această moleculă a fost eficientă. S-a dovedit că ionul de zinc este cel eficace. Foarte ușor de găsit în orice farmacie, este deja aprobat pentru tratamentul depresiei ușoare, al insomniei și chiar în unele tulburări de dezvoltare la copii”, spune Vladimir Katanaev.

Musculițe de oțet

Pentru a confirma acest rezultat, echipa de cercetare a folosit un model animal inovator: musca Drosophila (musculița de oțet). „Am modificat genomul musculițelor pentru a copia mutația genei GNAO1, păstrând o copie normală a genei, ca la oameni”, explică Mikhail Savitskiy, cercetător în laboratorul lui Vladimir Katanaev și specialist în modelarea bolilor la Drosophila.

„Musculițele au avut probleme de mobilitate și o durată de viață redusă”, spune cercetătorul. Cu toate acestea, zincul ar putea trata problema dacă este adăugat în dietă de-a lungul vieții, începând cu stadiul larvar, ceea ce permite eliminarea aproape completă a simptomelor.

„Acest rezultat este cu adevărat uimitor, mai ales că zincul este o substanță foarte sigură, bine tolerată și ieftină”, spune Savitskiy. Primele studii pe pacienți par promițătoare; urmează să fie realizate studii clinice pentru a evalua dacă îmbunătățirea este pe termen lung.

Vă recomandăm să citiți și:

Un nou studiu ar fi găsit un tratament „spectaculos” pentru boala Lupus

Cercetătorii au descoperit gena căreia îi datorăm creierul nostru mare

Mici „fabrici de medicamente” implantate în creier pot eradica tumori în doar câteva zile

Oamenii de știință spun că există două tipuri de obezitate, iar unul este mai nociv