U novoj studiji, istraživači sa Medicinskog fakulteta Univerziteta u Merilendu i drugih istraživačkih institucija su po prvi put otkrili da protein sličan hemoglobinu, poznat kao citoglobin, igra važnu ulogu u razvoju srca. Konkretno, utiče na ispravan levo-desni obrazac srca i drugih asimetričnih organa. Ovo otkriće može u konačnici dovesti do razvoja novih terapijskih intervencija za promjenu procesa koji dovode do ovih defekata. Nalazi su objavljeni online 14. decembra 2023. u časopisu Nature Communications u radu pod naslovom "Citoglobin reguliše pokretljivost cilija zavisnih od NO i lateralnost organa tokom razvoja."
Ovi autori su koristili CRISPR uređivanje gena kako bi nokautirali gen za citoglobulin u zebri. Nedostatak citoglobulina uzrokuje da embrioni razviju srca u zrcalnoj slici, u kojima je lijevo-desno srce obrnuto. Kod ljudi, citoglobulini su uključeni u proizvodnju dušikovog oksida, spoja koji pomaže u regulaciji zdravog protoka krvi u organima.
Dr. Mark T. Gladwin, jedan od starijih autora rada i dekan Medicinskog fakulteta Univerziteta Merilend, proučava efekte azotnog oksida na krvne sudove više od 20 godina, uključujući i ovu novu studiju.
Od otkrića citoglobulina prije dvije decenije, otkriveno je da je izražen u gotovo svim ljudskim tkivima, ali mehanizam po kojem ovaj protein funkcionira uglavnom je nepoznat", rekao je dr. Gladwin. Znamo da citoglobulin može igrati ulogu u reguliše i održava nivoe azotnog oksida, ali naša nova otkrića sugerišu da pozitivno reguliše proizvodnju azotnog oksida kako bi se osigurala ispravna funkcija cilija, i da njegovo odsustvo dovodi do velikih abnormalnosti u zavisnosti od organa."
Da bi sproveli ovu novu studiju, ovi autori su izbacili gen za citoglobin u zebri, što je, na njihovo iznenađenje, dovelo do ogromnih defekata u strukturi i lokaciji organa u embriju u razvoju. Na primjer, srce se nalazi na desnoj strani zebrice umjesto na lijevoj, a srce se okreće lijevo umjesto desno.
Dr. Paola Corti, kokorespondentna autorka rada i docentica biohemije i molekularne biologije na Medicinskom fakultetu Univerziteta Maryland, rekla je: "Otkrili smo da citoglobulini igraju ključnu ulogu u strukturi i funkciji sitnih dlačica nalik strukture koje se nazivaju cilije, gdje cilije određuju asimetriju organa i normalan razvoj."
Cygb2 mutantni fenotipovi pokazuju defekte pristrasne na organima. Slika iz Nature Communications, 2023, doi:10.1038/s41467-023-43544-0.
Ovo je prvi put da je otkriveno da je citoglobulin – ili bilo koja vrsta globulina poput hemoglobina – uključen u razvoj fetusa i da njegovo odsustvo može biti povezano s urođenim defektima. To je također prvi put da je otkriveno da citoglobulin učestvuje u funkciji cilija. Ovo otkriće može otvoriti vrata razvoju lijekova za liječenje rijetkih urođenih mana koji utiču na kretanje cilija.
Otprilike 1 od 10,000 do 1 od 30,000 ljudi rođeno je s primarnom cilijarnom dikinezijom (PCD), rijetkim poremećajem koji pogađa cilije i može uzrokovati probleme s disanjem zbog zgusnute sluzi koja začepljuje dišne puteve “, rekao je dr. Corti. Kartagenerov sindrom), oblik PCD-a, poznato je da uzrokuje srčane mane kod zebrice, gdje je srce nenormalno nagnuto i rotirano udesno. Ne postoji lijek za ovu bolest, postoji samo operacija za popravak bilo kojeg srčane mane i tretmani za kontrolu simptoma."
Iako je poznato da određeni geni uzrokuju oko 70 posto slučajeva PCD, citoglobulini mogu igrati ključnu ulogu u 30 posto slučajeva bez poznatog genetskog uzroka.
Dr Elizabeth Rochon, prva autorka rada i docentica medicine na Medicinskom fakultetu Univerziteta u Marylandu, rekla je: "Otkrili smo fenotip i povezali ga sa cilijama. U prisustvu citoglobulina, mogli smo pratiti funkciju proteina i kako to dovodi do normalnog funkcionisanja cilija i razvoja organa u nedostatku citoglobulina, uočili smo ove nedostatke.
