Nový pohled do embryonálního vývoje a na protein CKD13
19. 04. 2024
Výsledky vědců z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR prokázaly klíčovou roli genu Cdk13 ve formování obličeje a vývoji obličejových nervů. Práce odhalila širší význam stejnojmenného proteinu, který obecně ovlivňuje „přepis“ genů podstatných pro vývoj různých tkání a orgánů. Odhalení jeho regulační úlohy může významně přispět nejen k vývoji nových terapeutických strategií vzácného onemocnění onemocnění CHDFIDD, ale celkově k pochopení základních procesů v embryogenezi.
Onemocnění CHDFIDD, pro nějž dosud neexistuje český název, se nejčastěji projevuje kombinací vrozených srdečních a obličejových vad (například různých rozštěpů) s poruchou intelektuálního vývoje. Způsobuje jej mutace v genu CDK13 a bylo diagnostikováno a popsáno teprve v roce 2016. Dosud bylo celosvětově potvrzeno u téměř 300 pacientů.
Výzkum vzácného onemocnění odhaluje obecné zákonitosti vývoje obličeje
I když je toto onemocnění mimo centrum hlavního zájmu výzkumu vývojových vad, přináší zásadní poznatky s obecnější platností o molekulárních regulacích raného vývoje obličeje. „Prokázali jsme, že v důsledku nesprávné funkce proteinu CDK13 se narušuje exprese klíčových genů, které jsou nezbytné pro vývoj obličeje, například morfogenu Shh, což pravděpodobně vede ke vzniku rozsáhlých obličejových rozštěpových vad,“ vysvětluje Marek Hampl z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR výsledky nové studie publikované v časopisu Disease Models and Mechanisms.
Vědci ve spolupráci s kolegy z Masarykovy univerzity v Brně a Ústavu molekulární genetiky AV ČR studovali vývojové vady v obličejové oblasti na myších modelech, které mají mutaci v genu Cdk13 a vykazují velmi podobné projevy jako lidé trpící tímto syndromem. Díky tomu popsali geny, které jsou důležité pro formování jednotlivých částí obličeje a hlavových nervů, jež jsou narušené v důsledku nedostatečnosti proteinu CDK13.
„Poškozený“ gen ovlivňuje i vývoj hlavových nervů
Druhým, možná ještě zásadnějším objevem však je narušený vývoj některých hlavových nervů, které se vyvíjejí v oblasti obličeje, především v horní a dolní čelisti.
„My jsme v naší studii prokázali, že se tyto poruchy objevují i při rozvoji periferní nervové soustavy u embryí, konkrétně ve specifických oblastech hlavy.“
„Díky využití myších modelů tohoto onemocnění se nám podařilo poprvé v živých organismech potvrdit vliv genu Cdk13 i na růst periferních nervů hlavy. Původní in vitro experimenty, které publikovali vědci z Taiwanu, prokázaly, že při inhibici (potlačení) genu Cdk13 se narušuje vznik buněčných výběžků u neuronů izolovaných z mozkové kůry. My jsme v naší studii prokázali, že se tyto poruchy objevují i při rozvoji periferní nervové soustavy u embryí, konkrétně ve specifických oblastech hlavy,“ vysvětluje Marek Hampl význam proteinu CDK13 pro vývoj hlavových nervů ve formujícím se obličeji. Tentokrát ovšem nedostatečnost proteinu CDK13 narušuje expresi genů, které jsou zásadní pro prodlužování a růst periferních nervů a také pro vývoj jednotlivých částí obličeje, zde konkrétně sekundárního patra.
Nekanonická funkce periferních nervů?
Výsledky studie naznačují poruchy ve dvou tkáňových systémech, jejichž vývoj spolu úzce souvisí, ale dosud není jasné, jak dalece se vzájemně ovlivňují. Nedostatečně vyvinuté větve hlavových nervů totiž neprostupují plně do vyvíjejících se obličejových částí myšího embrya a současně je vývoj obličeje u modelových myší narušen. To pak vede buď k rozštěpu patra, rozštěpu rtu nebo k rozsáhlé hypoplazii středové oblasti obličeje.
„Otázkou je, zda se vady pozorované při formování obličejové oblasti objevují v důsledku nedostatečného růstu obličejových nervů, nebo zda vznik poruch obličejové oblasti a defekty pozorované u hlavových nervů jsou jen dva děje, které mohou selhat současně jako důsledek zcela nezávislých procesů,“ popisuje další směr výzkumu Marcela Buchtová, vedoucí Laboratoře molekulární morfogeneze ÚŽFG AV ČR.
Odhalení takové nekanonické funkce hlavových nervů během vývoje obličeje by mohlo zásadně ovlivnit výzkum vad v hlavové a obličejové oblasti, které tvoří až 3 % všech vývojových vad a řadí se tak mezi nejčastější vývojové poruchy u lidí. Dosud bylo spojení mezi vadami ve vývoji hlavových nervů a vznikem obličejových malformací zjištěno jen u několika málo onemocnění.
Kontakt:
Marek Hampl
Laboratoř molekulární morfogeneze
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
386957@mail.muni.cz
Marcela Buchtová
Laboratoř molekulární morfogeneze
Ústav živočišné fyziologie a genetiky AV ČR
buchtova@iach.cz
Přečtěte si také
- Sto let archeologie na Vyšehradě
- Ústav organické chemie a biochemie AV ČR zakládá pobočku za oceánem
- Riziko šíření požáru bude v úterý až extrémní, varují odborníci
- Unikátní školicí videa chrání před genderově podmíněným násilím
- V Praze se otvírá high-tech centrum pro nová léčiva
- Větší, čistší a bez defektů. Vědci našli nový způsob vytváření 2D materiálů
- Nová metoda pro enzymovou syntézu potenciálních RNA léčiv
- Zvídavost vpřed! Zájemci se můžou hlásit na doprovodný program Veletrhu vědy
- O víkendu foťte rostliny i ptáky! Šest českých měst soutěží v největší výzvě
- Rizika reformy doktorského studia
Humanitní a filologické vědy
Vědecká pracoviště
- Etnologický ústav AV ČR
Filosofický ústav AV ČR
Orientální ústav AV ČR
Slovanský ústav AV ČR
Ústav pro českou literaturu AV ČR
Ústav pro jazyk český AV ČR
Výzkumné projekty ústavů této sekce mají rovněž význam pro celonárodní kulturu a vzdělanost. V literární vědě je třeba nově zpracovat poválečné období české literatury, včetně literatury nezávislé. Naproti tomu klasická studia se soustřeďují na latinské písemnictví v našich zemích a na soupis našich literárních památek do r. 1800. Jazykověda se orientuje na výzkum národního jazyka a jeho historického vývoje v jeho spisovné i nespisovné podobě. Pozornost filozofie je upřena ke studiu filozofických směrů 20. století - k fenomenologii, filozofii existence, ale i k analytické filozofii a teorii vědy - stejně jako k odkazu myslitelů jako J. A. Komenský či J. Patočka. Literatura a jazyky slovanských zemí jsou předmětem naší slavistiky. Orientalistika, která má u nás dlouhou tradici, se věnuje studiu orientálních jazyků, dějinám a kultuře Předního východu, Indie, Číny a arabského světa. Etnografie a folkloristika se vedle tradičních témat hmotné a duchovní lidové kultury zabývá i aktuálními problémy etnických studií emigrace a reemigrace i adaptací jiných etnik v českém prostředí. Rovněž výzkum české hudební kultury je příspěvkem této sekce k poznání a ochraně našeho kulturního dědictví. Sekce zahrnuje 6 ústavů s přibližně 360 zaměstnanci, z nichž je asi 250 vědeckých pracovníků s vysokoškolským vzděláním.