Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Patogeni mehanizem podaljšanih heksanukleotidnih ponovitev v genu C9orf72 pri nevrodegeneraciji

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
3.03.00  Medicina  Nevrobiologija   

Koda Veda Področje
B640  Biomedicinske vede  Nevrologija, nevropsihologija, nevrofiziologija 

Koda Veda Področje
3.01  Medicinske in zdravstvene vede  Temeljna medicina 
Ključne besede
Frontotemporalna demenca, amiotrofična lateralna skleroza, nevrodegeneracija, C9orf72, GGGGCC, RAN translacija, RNA vezavni proteini, G-kvadrupleks,TDP-43
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (23)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  24866  Samo Belavič Pučnik  Javno zdravstvo (varstvo pri delu)  Raziskovalec  2016 - 2017  88 
2.  36818  dr. Helena Sabina Čelešnik  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2017  61 
3.  35462  dr. Simona Darovic  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2016 - 2017  36 
4.  33104  dr. Matjaž Deželak  Farmacija  Raziskovalec  2016  61 
5.  23345  dr. Mateja Gabrijel  Farmacija  Raziskovalec  2014 - 2017  47 
6.  26145  dr. Špela Glišović Krivec  Nevrobiologija  Raziskovalec  2015 - 2017  51 
7.  27585  dr. Jernej Jorgačevski  Medicina  Raziskovalec  2014 - 2017  180 
8.  16340  dr. Uroš Potočnik  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2014 - 2017  634 
9.  30710  dr. Sonja Prpar Mihevc  Nevrobiologija  Raziskovalec  2014 - 2017  108 
10.  30887  dr. Anja Pucer Janež  Farmacija  Raziskovalec  2015  59 
11.  34292  Gregor Ramovš    Tehnični sodelavec  2014 
12.  28417  dr. Katja Repnik  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2014 - 2017  132 
13.  15813  dr. Boris Rogelj  Nevrobiologija  Vodja  2014 - 2017  412 
14.  21551  dr. Nina Slapar  Farmacija  Raziskovalec  2014  21 
15.  15600  mag. Maja Šimaga    Tehnični sodelavec  2016 - 2017 
16.  33328  dr. Maja Štalekar  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2015 - 2016  49 
17.  07849  dr. Borut Štrukelj  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2014 - 2017  1.129 
18.  31572  dr. Saša Trkov Bobnar  Mikrobiologija in imunologija  Raziskovalec  2014 - 2017  56 
19.  32525  dr. Jelena Velebit Marković  Nevrobiologija  Raziskovalec  2015 - 2017  40 
20.  03702  dr. Robert Zorec  Nevrobiologija  Raziskovalec  2014  804 
21.  33507  dr. Vida Živec  Reprodukcija človeka  Raziskovalec  2016 - 2017  17 
22.  17285  Darja Žunič Kotar    Tehnični sodelavec  2015 
23.  15640  dr. Vera Župunski  Biokemija in molekularna biologija  Raziskovalec  2014 - 2017  190 
Organizacije (4)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0103  Univerza v Ljubljani, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo  Ljubljana  1626990  23.814 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  92.005 
3.  1683  CELICA, biomedicinski center, d.o.o.  Ljubljana  1506854  1.803 
4.  2334  Univerza v Mariboru, Medicinska fakulteta  Maribor  5089638048  15.956 
Povzetek
Amiotrofična lateralna skleroza (ALS) in frontotemporalna lobarna degeneracija (FTLD) predstavljata dva konca fenotipskega spektra kompleksne in neozdravljive nevrodegenerativne bolezni. Agregacija RNA-vezavnih proteinov je ključna patološka značilnost ALS in FTLD, ki kaže na motnje v RNA metabolizmu. Pri 95% vseh ALS in 60% FTLD pacientov agregira protein TDP-43, zato boleznim pravimo tudi proteinopatije TDP-43, vendar je delež nakopičenih mutantov proteina TDP-43 zelo majhen v primerjavi z normalnim proteinom. Tako se postavlja glavno vprašanje, kaj povzroča agregacijo normalnega TDP-43 pri ALS in FTLD, ter kakšna je vloga okvarjenega RNA metabolizma pri teh boleznih. Pomembno vlogo RNA nadalje potrjujejo nedavna odkritja z boleznimi povezanih heksanukleotidnih ponovitev GGGGCC (G4C2) v C9orf72 genu. Razširjene mutacije heksanukleotidnih ponovitev (angl. HREM – hexanucleotide repeat expansion mutation) predstavljajo največji genetski vzrok za bolezni s TDP-43 proteinopatijami. HREM lahko povzročijo nastanek kompleksnih DNA in RNA struktur, spremembe v RNA transkripciji in procesiranju ter nastanek toksičnih RNA skupki, ki lahko sekvestrirajo in inaktivirajo RNA-vezavne proteine (angl. RBP – RNA-binding proteins). Kompleksnost nadalje poveča transkripcija v protismiselni smeri, kjer se tvorijo CCCCGG (C4G2) ponovitve. V nekaterih objavah celo predvidevajo, da so protismiselni HREM transkripti bolj pogosti kot smiselni. Prepisane razširitve G4C2 in C4G2 ponovitev se lahko prevedejo v serijo proteinov z dipeptidnimi ponovitvami preko mehanizma RAN (repeat-associated non-ATG-initiated) translacije, ki pa se prav tako združujejo v agregate v celicah. HREM lahko tudi privede do haploinsuficience C9orf72 proteina, ki do sedaj sicer ni bila še dobro okarakterizirana, je pa povezana z endosomskim razmeščanjem. Ker je razširitev C9orf72 ponovitev največji vzrok za TDP-4 proteinopatije, je zelo pomembno, da se odkrije, kateri od mehanizmov patogenosti vodi do agregacije TDP-43. Za uspešno odkritje novih poti, ki bi zakasnile začetek ali napredovanje bolezni ALS in FTLD so tako potrebne intenzivne in pospešene raziskave karakterizacije in razumevanja teh mehanizmov. S predlaganim projektom bomo pripomogli k razumevanju patološke vloge razširjenih heksanukleotidnih ponovitev v genu C9orf72 s poudarkom na toksičnosti RNA in karakterizaciji C9orf72 proteina. V nedavnih objavah, vključno z našo, smo dokazali vrsto proteinov, ki se vežejo na (G4C2)n RNA in kolokalizirajo z RNA skupki, zato se bomo v predlaganem projektu osredotočili na pomen protismiselnih transkriptov za bolezni in na karakterizacijo C9orf72 proteina v povezavi z RNA vezavnimi proteini. Pomembnost teh odkritij za bolezni bomo testirali na inducibilnih pluripotentnih matičnih celicah, ki bodo imele C9orf72 mutacijo in post-mortem možganskem in hrbtenjačnem tkivu ALS in FTLD pacientov s C9orf72 mutacijami.
Pomen za razvoj znanosti
ALS in FTLD sta zelo težki in zaenkrat neozdravljivi nevrološki bolezni. Nedavne ugotovitve močno nakazujejo, da so napake v RNA-procesih odgovorne za nastanek spektra teh bolezni. Iz številnih vplivnih znanstvenih objav je razviden velik pomen procesov, povezanih z RNA, pri razumevanju kompleksnih bolezni in razvoju novih terapij. Glavni cilj projekta je bil raziskati mehanizme bolezni mutacij povečanih heksanukleotidnih ponovitev (hexanucleotide repeat expansion mutation - HREM) v C9orf72, ki je najpogostejši genetski vzrok za nastanek ALS in FTLD, poleg tega pa so povezane tudi z drugimi nevrodegenerativnimi boleznimi. Za razlago mehanizma so najbolj verjetne 3 hipoteze: toksičnost RNA, ki se prepiše s HREM, toksičnost nakopičenih in agregiranih dipeptidnih ponovitev, ki se prevedejo iz HREM, in haploinsufienca proteina C9orf72. Objavili smo štiri izvirne članke, neposredno povezane s tematiko projekta, pet člankov iz širše tematike in tri pregledne članke. Pomembnost doseženih rezultatov odraža tudi 324 citatov (podatki o objavah pripisanih temu projektu in izračunanih do trenutka pisanja tega poročila; vir Scopus). Vsebine najpomembnejših dosežkov govorijo o topologiji različnih dolžin DNA smiselne in protismiselne verige heksanukleotidnih ponovitev ter vlogi dipeptidnih ponovitev pri toksičnosti. Najbolj odmevna objava pripisana projektu je bila izvedena v sodelavi z velikim mednarodnim konzorcijem, ko smo poročali o novih genih oz. genskih regijah, ki so povezane z nastankom ALS. Objava je bila v reviji Nature Genetics (IF 31,6) in je bila deležna precejšnjega odziva v tuji in tudi domači javnosti. Ob objavi smo imeli več televizijskih, radijskih in časopisnih prispevkov in intervjujev.
Pomen za razvoj Slovenije
Nevrodegenerativne bolezni predstavljajo eno večjih bremen za zdravje in ekonomijo razvitih držav. Kljub napredku v nevroznanosti v zadnje pol stoletja zdravil, ki bi pomembno izboljšala potek katerekoli nevrodegenerativne motnje, še niso odkrili. Torej je nujno odkriti zdravila, ki bi upočasnila ali preprečila napredovanje bolezni. Napredek v razumevanju molekularnih osnov teh bolezni predstavlja veliko priložnost, da bi našli nove tarče, ki bi omogočile zdravljenje teh bolezni. Poleg že omenjenih raziskovalnih dosežkov, je projekt zelo pozitivno vplival na področje raziskav molekularnih procesov nevrodegeneracije v Sloveniji, ker je omogočil nadaljevanje zelo uspešnega sodelovanja med prijavitelji projekta iz Slovenije s Centrom za nevrodegenerativne raziskave na King’s College-u v Londonu (prof Shaw) ter omogočil začetek novega sodelovanje s še eno vrhunsko znanstveno ustanovo – z Inštitutom za Nevrologijo, University College London (prof Ule). Omogočil je tudi sodelavo dveh vrhunskih slovenskih nevroznanstvenikov (Zorec in Rogelj) in ter vzpostavitev regionalnega sodelovanja z Univerzo v Mariboru (Potočnik). Pridobili smo tudi tri bilateralne projekte, in sicer s prof. dr. Donom Clevelandom ter prof. dr. Robertom Brownom iz ZDA ter s prof. dr. Pavletom Andjusom iz Srbije. Mladi raziskovalki v naši skupini sta prejeli štipendijo Ad Futura, ki jima je omogočilo raziskovalno delo in pridobivanje dragocenih izkušenj na King’s College-u v Londonu ter UCSD v ZDA. Udeležili smo se več mednarodnih konferenc in sodelovali pri organizaciji treh konferenc, ki so bile v Sloveniji (SBD, Sinapsa in ENCALS). Na konferenci SBD 2017 je vodja skupine dobil Lapanjetovo nagrado za vrhunske dosežke na področju biokemijskih znanosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2014, 2015, zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2015, zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno