Ученые разобрались в механизмах действия мутации у шотландки без боли и тревожности

Британские исследователи разобрались в молекулярных эффектах мутации псевдогена FAAH-OUT, обнаруженной ранее у пожилой шотландки с крайне низкой болевой чувствительностью, устойчивостью к тревожности и быстрым заживлением ран. Оказалось, что этот регуляторный элемент двумя разными способами регулирует экспрессию фермента, утилизирующего эндоканнабиноиды, и затрагивает работу еще нескольких сотен генов. Публикация об этом появилась в журнале Brain.

В 2019 году Джеймс Кокс (James Cox) из Лондонского университетского колледжа с коллегами сообщили о случае шотландки Джо Кэмерон (Jo Cameron), которая в возрасте 65 и 66 лет перенесла две операции по поводу остеоартрита тазобедренного и запястно-пястных суставов. Она привлекла внимание исследователей тем, что после болезненных вмешательств практически не нуждалась в обезболивании, удовлетворяясь приемом парацетамола. Помимо резистентности к боли у нее были высокая устойчивость к тревожности и депрессии, сниженная чувствительность к стрессу и страху, быстрое заживление ран, несколько ухудшенная память, а также выраженная тошнота и рвота на фоне послеоперационного введения морфина. Такие симптомы характерны для повышенного тонуса эндоканнабиноидной системы (ECS), уровень большинства эндоканнабиноидов у женщины оказался значительно повышен.

Генетический анализ выявил у нее две мутации, затрагивающие ECS, в частности фермент гидролазу амидов жирных кислот (FAAH), который разрушает такие эндоканнабиноиды как анандамид (арахидоноилэтаноламид), олеоилэтаноламид и пальмитоилэтаноламид. Одна из них была хорошо известным однонуклеотидным полиморфизмом (SNP) rs324420 гена FAAH, снижающим его экспрессию и активность. Другая, обнаруженная впервые, представляла собой гетерозиготную микроделецию (около восьми тысяч пар оснований) в прилегающем к FAAH псевдогене, названном FAAH-OUT и экспрессирующем в головном мозге и спинномозговых ганглиях длинную некодирующую РНК (днкРНК). Механизмы ее действия оставались неизученными.

Чтобы разобраться в них, команда Кокса в Лондонском университетском колледже при участии Абделлы Хабиба (Abdella Habib) из Катарского университета провели серию экспериментов на культурах человеческих клеток линии HEK293 и образцах человеческих тканей коры мозга, мозжечка, спинномозговых ганглиев и простаты.

Внесение аналогичной делеции FAAH-OUT длиной около восьми тысяч пар оснований с помощью системы CRISPR/Cas9 снижало экспрессию FAAH. ДнкРНК этого псевдогена оказалась в наибольшей степени представлена в ядрах клеток, где она служила положительным регулятором экспрессии FAAH. При пониженной транскрипции FAAH-OUT происходило эпигенетическое выключение гена FAAH путем метилирования CpG-островка его промотора ДНК-метилтрансферазой 1 (DNMT1). Таким образом, FAAH-OUT регулирует экспрессию FAAH, предотвращая этот процесс.

Кроме того, область микроделеции FAAH-OUT содержала высококонсервативный регуляторный элемент FAAH-AMP, расположенный в первом интроне этого псевдогена. Как оказалось, этот элемент служит для FAAH независимым геном-усилителем (энхансером).

Выяснив это, исследователи сопоставили транскриптом фибробластов Кэмерон (в работе она названа пациент PFS) и четырех женщин сопоставимого возраста с SNP rs324420, но без микроделеции FAAH-OUT, чтобы изучить основные сигнальные пути, затрагиваемые этим псевдогеном. В общей сумме в клетках пациентки наблюдалось более чем двухкратное повышение экспрессии 797 и снижение — 348 генов. Среди них оказались компоненты сигнального пути WNT, отвечающие за заживление ран; BDNF, защищающий от депрессии и тревожности, и ACKR3, который регулирует уровень эндогенных опиоидов. Кроме того, снижение активности FAAH способствовало росту концентрации N-ацилтаурина, который также способствует ранозаживлению.

Учитывая то, что FAAH представляет собой потенциальную мишень для лечения боли, тревожности, депрессии и других неврологических расстройств, понимание регуляторной функции FAAH-OUT может послужить платформой для разработки генной и низкомолекулярной терапии этих заболеваний, пишут авторы работы.

Ранее американские исследователи показали, что активация эндоканнабиноидной системы круглых червей анандамидом заставляет их предпочитать калорийные продукты, богатые нутриентами. Этот эффект схож с гедоническим питанием после употребления каннабиноидов конопли у людей.