Cercetătorii descoperă mecanismul celular al unor boli rare de creier la copii
Mii de familii se confruntă anual cu tragedii neașteptate, când un bebeluș aparent sănătos își pierde zâmbetul și contactul vizual, iar membrele îi slăbesc, suferind de crize și probleme respiratorii.
Jawdat Al-Bassam, profesor asociat de biologie moleculară și celulară la Universitatea din California, Davis, primește frecvent mesaje de la aceste familii. „Am primit emailuri de la oameni din întreaga lume”, a spus el.
Până când aceștia ajung să-l contacteze, au parcurs un parcurs medical confuz, adesea de luni sau chiar ani, și au primit vești devastatoare: copilul lor suferă de o afecțiune genetică rară numită tubulinopatie de tip chaperon.
„Părinții întreabă dacă există vreo modalitate de terapie genică”, a declarat Al-Bassam. Aceste boli care scurtează viața, având denumiri precum encefalopatia infantilă, hipoplazia corpului calos și sindromul Kenny-Caffey, nu dispun în prezent de tratamente. Totuși, Al-Bassam și echipa sa au făcut o descoperire majoră care ar putea schimba acest lucru.
În două lucrări științifice – una publicată pe 8 mai și cealaltă în decembrie 2025 – ei au cartografiat structura și mecanismul unei mașini celulare esențiale care nu funcționează corespunzător la persoanele afectate de aceste boli.
Această descoperire, pe lângă faptul că ar putea permite dezvoltarea de noi tratamente, ar putea ajuta știința să identifice zeci de alte boli genetice în care copiii experimentează diverse probleme neurologice fără o explicație clară.
Al-Bassam studiază structuri numite microtubuli, care formează scheletul proteic din interiorul celulelor. Pe măsură ce o celulă crește și își schimbă forma, citoscheletul său își ghidează procesul – lungind scheletul de microtubuli.
„Ei sunt generatoarele de forță ale celulei”, a precizat Al-Bassam. Aceste structuri telescopice sunt cruciale în dezvoltarea sistemului nervos.
Ele ajută celulele nervoase să dezvolte tentaculele lungi, numite axoni, care se conectează cu alte celule nervoase. Acești axoni permit neuronilor să comunice pe distanțe lungi – mai ales în nervii optici care leagă ochii de creier, în corpul calos care leagă emisferele stângă și dreaptă ale creierului, și în nervii lungi care se extind către brațe, picioare, plămâni și alte organe.
Pentru ca un bebeluș să dezvolte o viziune normală, cogniție, coordonare și respirație, neuronii trebuie să se conecteze corect. Microtubulii trebuie să se formeze perfect în interiorul neuronilor în creștere.
Celula construiește microtubuli din două proteine, numite α-tubulină și β-tubulină. Înainte de a putea fi utilizate, acestea trebuie legate între ele în mii de „dimeri” αβ-tubulină – formând blocuri de construcție care se pot asambla apoi în microtubuli.
Celulele controlează formarea microtubulilor, parțial, prin controlul aprovizionării cu dimeri αβ-tubulină. Proteinele speciale denumite „cofactori de tubulină” îndeplinesc acest proces delicat. De îndată ce o celulă produce o proteină β-tubulină, acești cofactors se asamblează într-o carcasă care se prinde de β-tubulină până când aceasta găsește o α-tubulină și le leagă împreună într-un heterodimer αβ, pe care apoi îl eliberează.
Însă acest proces poate fi ușor perturbat, cu consecințe devastatoare.
Dacă cofactors de tubulină nu funcționează corect, aceasta reduce aprovizionarea celulei cu αβ-tubulină, perturbând microtubulii care ghidează creșterea neuronală. „Chiar și o mică scădere procentuală în aprovizionarea cu αβ-tubulină este toxică pentru celulă”, a afirmat Al-Bassam.
Cercetătorii au descoperit că unii copii cu tulburări neurologice severe, inexplicabile, au, de fapt, mutații în genele cofactorilor de tubulină. Aceasta poate reduce aprovizionarea cu αβ-tubulină – ducând la dezvoltarea insuficientă a corpului calos, nervilor optici și altor structuri cerebrale.
„Unii dintre acești mutanți au fost identificați acum aproape 35 de ani în drojdii”, a spus Al-Bassam. Aceștia au fost descoperiți 15 ani mai târziu la oameni. Însă proteinele delicate au fost greu de studiat, a adăugat el, „așa că acest domeniu de cercetare a fost practic suspendat o lungă perioadă de timp.”
Echipa UC Davis a reușit acum să rupă acest impas. Folosind microtomografia electronică criogenică (Cryo-EM), au descoperit cum se asamblează aceste proteine într-o mașină complexă. Rezultatele lor inițiale, publicate în decembrie 2025 în Nature Communications, arată elegantul mecanism de tip arc și zăvor care o folosește pentru a capta β-tubulină, a o lega de α-tubulină și a elibera dimerul αβ. „A fost o surpriză”, a declarat Al-Bassam. „A fost cu adevărat frumos.”
Aceste experimente au fost conduse de Aryan Taheri, un fost student la UC Davis care lucra în laboratorul lui Al-Bassam în acel moment; Taheri a absolvit între timp și își continuă studiile la UC Berkeley. „Este extrem de talentat”, a spus Al-Bassam. „Așteptăm cu nerăbdare să vedem mai multe lucrări uimitoare de la el în viitor.”
În a doua lucrare, publicată pe 8 mai în Science Advances, Al-Bassam și Taheri dezvăluie structuri suplimentare Cryo-EM, arătând mașina înghețată în cel puțin nouă configurații diferite. Aceste instantanee relevă modul în care funcționează aceasta într-un ciclu complex, asamblând dimeri αβ atunci când sunt necesari și descompunându-i când nu sunt.
Aceaste descoperiri nu vor conduce imediat la tratamente, dar ar putea oferi speranță familiilor afectate, a subliniat Al-Bassam: „Pentru prima dată, avem o imagine precisă a ceea ce merge prost, și ce ar necesita o terapie viitoare pentru a repara.”
Aceasta ar putea, de asemenea, permite diagnosticarea mai rapidă a tulburărilor. În prezent, familiile suportă adesea o odisee diagnostică în care genomurile părinților și ale copilului sunt secvențiate în căutarea unei mutații care ar putea explica problema – adesea fără rezultate concludente. O înțelegere mai clară a mutațiilor care perturbă funcția cofactors de tubulină ar putea conduce la un diagnostic mai rapid.
Această nouă cunoaștere ar putea chiar stimula descoperirea altor tulburări genetice care încă nu sunt detectate.
„Multe copii se nasc cu tulburări neurologice minore, inexplicabile”, a adăugat Al-Bassam. „Unele dintre ele ar putea avea modificări mici în aceste gene. A descoperi asta ar reprezenta un pas uriaș înainte.”
Cercetarea lui Al-Bassam este
