Регулирайте експресията на терапевтичен трансген чрез диета с дефицит на киселина
Ален Брухат 1, Седрик Шаверу 1, Валери Караро 1, Селин Жус 1, Жулиен Аверус 1, Ан-Катрин Маурин 1, Лоран Пари 1, Флоран Месклон 1, Юки Мураниши 1, Патрик Барил 2, Ан До Ти 3, Филип Равасар 3, Jacques Mallet 3, 4 и Pierre Fafournoux 1 *
1 отдел за хранене на човека, UMR 1019, INRA Clermont-Theix, University Clermont-Ferrand 1, 63122 Saint Genès Champanelle, Франция
2 Център за молекулярна биофизика, CNRS UPR4301, Университет в Орлеан, Инсерм, Орлеан, Франция
3 CNRS UMR7225, Inserm U1127, Университет Пиер и Мария Кюри, Институт за мозък и мозък (ICM), Екип по биотехнологии и биотерапия, Париж, Франция
4 Катедра по неврологична хирургия, Калифорнийски университет, Сан Франциско (UCSF), Сан Франциско, Калифорния, САЩ
Генната терапия включва въвеждане на ген в клетките, за да се излекува или предотврати заболяване. След това този ген може да замести дефектен ген, в случай на генетично заболяване, или да направи възможно производството и локалното разпространение на терапевтична молекула. Едно от основните ограничения при използването на генната терапия е липсата на контрол върху експресията на трансгена (гена, въведен в тялото) [1]. Единствените настоящи индуцируеми системи, описани при мишки, изискват експресията на екзогенни регулаторни протеини (рецептори), както и индуциращи химични молекули (като доксициклин 1, екдизон 2, рапамицин 3 и др.). Потенциалните странични ефекти на тези системи обаче възпрепятстват използването им в хуманната медицина.
Тук представяме система, която току-що сме разработили, в която експресията на трансген се контролира от консумацията на определена диета, в която отсъства незаменима аминокиселина (AAI) [2].
От хранене до генна терапия
Аминокиселинна хомеостаза
При здрави, здрави възрастни девет аминокиселини (валин, изолевцин, левцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, хистидин) са от съществено значение (AAI), тоест те не могат да бъдат синтезирани de novo от тялото и трябва да се осигурява чрез храна. Освен това аминокиселините нямат специална система за съхранение, както липидите (триглицериди в мастната тъкан) или глюкозата (гликоген). Следователно, в случай на хранителен дефицит на AAI, механизмите за адаптиране на аминокиселинната хомеостаза към тази нова хранителна ситуация са задължителни [3].
Много често срещана хранителна ситуация при всеядните в дивата природа е консумацията на диета с дефицит на една или повече AAI. Животно, което разполага само с един протеинов източник от растителен произход, вероятно има дефицит на един или повече AAI [3]. При гризачи и всеядни животни (плъхове, мишки, свине, пилета и др.) Е доказано, че консумацията на такава диета предизвиква бързо и значително намаляване на приема на храна. Този фенотип е резултат от откриването от мозъка на намаляване на плазмената концентрация на ограничаващата аминокиселина. Това поведение помага да се отхвърли небалансираната диета и да се насърчи търсенето на балансирана диета [4]. Този пример показва, че тялото е в състояние да открие липсата на аминокиселина и да регулира определени физиологични функции, позволявайки адаптиране към нова хранителна ситуация. За целта той активира специфичен сигнален път, който регулира експресията на определени протеини, участващи в механизмите на адаптация към неадекватен хранителен прием.
Сигнализиращият път GCN2/eIF2a/ATF4 се активира от липса на аминокиселина
Нашият екип демонстрира, че липсата на AAI може да регулира физиологичните функции чрез регулиране на експресията на целевите гени. Идентифицирахме елемент на аминокиселинен отговор (AARE), разположен в промоторите на тези гени [5]. Ние също допринесохме за характеризирането на сигналния път, активиран от дефицит на AAI и водещ до свръхекспресия на целевите гени. Детекторът за дефицит на аминокиселини е протеин киназата GCN2 (общ контрол недепресивен 2), който чрез фосфорилиране на фактора за иницииране на транслация eIF2α (еукариотен иницииращ фактор 2а), ще индуцира транслацията на транскрипционния фактор ATF4 (активиращ транскрипционен фактор 4; вижте Фигура 1 за повече подробности) [6] (→).
(→) Вижте разказа на А. Брухат и др., г-ца n ° 12, декември 2015 г., страница 1057