Folosind bioinformatica – analize computerizate ale datelor biologice – oamenii de știință au descoperit 30 de gene noi care ar putea fi implicate în boala Charcot-Marie-Tooth (CMT).

Descoperirile lor oferă, de asemenea, noi perspective asupra proceselor biologice și a interacțiunilor genetice  în CMT, extinzând în continuare cunoștințele actuale și înțelegerea mecanismelor moleculare și biologice care stau la baza acestui grup de tulburări moștenite ale sistemului nervos periferic.

Studiul, „ Identificarea genelor candidate asociate cu boala Charcot-Marie-Tooth prin analiza rețelei și căilor ”, a fost publicat recent în revista BioMed Research International .

Înțelegea funcționării biologice a genelor cu ajutorul bioinformaticii

Până în prezent, zeci de gene implicate într-o varietate de funcții biologice au fost asociate cu Chacot Marie Tooth. Studiile efectuate pe modele de celule și animale au oferit câteva informații despre mecanismele biologice prin care o anumită mutație provoacă boala. Cu toate acestea, aceste studii pot să nu înțeleagă rolul pe care îl joacă genele asociate CMT la scară globală.

Acum, cercetătorii au analizat literatura științifică publicată și au identificat 100 de gene despre care s-a raportat că sunt asociate cu CMT. Apoi, au folosit analize computerizate – bioinformatică – pentru a înțelege mai bine funcțiile lor biologice la scară largă.

Bioinformatica folosește programe de calculator pentru o varietate de aplicații, inclusiv determinarea funcțiilor genelor și proteinelor, stabilirea relațiilor evolutive și prezicerea formelor tridimensionale ale proteinelor. Acesta examinează modelele care există în secvențele de ADN și proteine ​​pentru a afla care sunt funcțiile lor.

Aici, oamenii de știință au efectuat mai întâi analize de îmbogățire a ontologiei genetice (GO) . Pur și simplu, acest tip de evaluare bioinformatică își propune să identifice funcțiile biologice care sunt asociate cu un anumit grup de gene (gene asociate CMT, în acest caz) pe baza a ceea ce se știe deja despre fiecare genă individuală din acel grup.

Axoni și teaca de mielină

Analiza a indicat faptul că multe dintre aceste gene au fost implicate în reglarea axonilor sau a fibrelor nervoase și / sau a producției de mielină , care formează o teacă izolatoare în jurul nervilor. Axonii sunt fibrele nervoase responsabile de transmiterea semnalelor electrice între celulele nervoase. Între timp, teaca de mielină este o substanță grasă care protejează și izolează fibrele nervoase.

Aceste rezultate au fost în concordanță cu clasificarea clinică a CMT, care este în general împărțită în demielinizant și axonal , au scris cercetătorii. CMT axonal se caracterizează prin afectarea axonului, în timp ce formele demielinizante ale bolii se disting prin degradarea mielinei.

Analiza de îmbogățire a sugerat, de asemenea, că unele dintre aceste gene ar putea fi implicate în reglarea diferitelor aspecte ale metabolismului celular sau în autofagie – procesul prin care celulele degradează sau reciclează componentele care sunt deteriorate sau nu mai sunt necesare.

ARN-ul de transfer

Analizele ulterioare ale căilor biologice au confirmat că unele dintre aceste gene candidate au jucat un rol cheie în reglarea metabolismului celular. Aceste analize au dezvăluit, de asemenea, că unele dintre gene au fost implicate într-o cale care controlează producția de ARN-uri de transfer (ARNt) – molecule care ajută celulele să „decodeze” alte molecule de ARN pe care le folosesc ca șabloane pentru a produce proteine.

Cercetătorii au căutat apoi „diafragma” sau interacțiunile dintre diferitele procese biologice pe care le-au identificat anterior. Pentru analiza lor, se spune că oricare două procese biologice care au împărtășit cel puțin trei dintre genele identificate anterior au o astfel de diafragmă.

Această analiză a relevat că genele asociate CMT au fost implicate într-un total de 83 de procese biologice, dintre care toate, cu excepția a două, au avut diafragmă cu cel puțin un alt proces.

Analizele Crosstalk au arătat, de asemenea, că mecanismele biologice identificate ar putea fi aproximativ împărțite în trei grupuri: un grup mare legat de funcția sistemului nervos, metabolism și imunitate și două grupuri mai mici. Dintre cele două grupuri mai mici, unul a fost legat de autofagie, iar celălalt de producerea de ARNt.

Gene noi implicate în CMT

În cele din urmă, cercetătorii au efectuat o analiză pentru a identifica gene care ar putea interacționa cu cele 100 de gene asociate CMT pe care le-au studiat mai devreme. După efectuarea acestei analize, au identificat 30 de gene care nu fuseseră asociate niciodată cu CMT. Dar, datorită interacțiunilor lor cu genele legate de CMT, cercetătorii au susținut că aceste noi gene ar putea fi, de asemenea, implicate în boală.

Aceste descoperiri oferă o direcție pentru investigații suplimentare.

„Am colectat în mod cuprinzător gene potențial legate genetic de CMT în studiul nostru, care a furnizat o resursă valoroasă pentru analize ulterioare”, au scris oamenii de știință.

Cu toate acestea, au adăugat că, deoarece analizele computerizate sunt cel mai bine o reflectare imperfectă a realității biologice, vor fi necesare experimente biologice suplimentare pentru a verifica concluziile studiului.

„Prin integrarea informațiilor din GO [analize ontologice genetice], căi și analiza diagramei proceselor biologice, concluziile acestui studiu pot ajuta la actualizarea noii înțelegeri a patogenezei [mecanismelor bolii] CMT și extinderea genelor potențiale ale CMT pentru explorări suplimentare ”, au concluzionat ei.