27. 8. 2025
Vědci z MBÚ AV ČR ve spolupráci s kolegy z 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy, Českého centra pro fenogenomiku (CCP), Národního centra lékařské genomiky (NCMG), Ústavu molekulární genetiky AV ČR, Fakultní nemocnice Ostrava a z partnerských institucí v zahraničí, objasnili mechanismus vzácného neurovývojového onemocnění spojeného s de novo změnami genu EHMT2. Studie publikovaná v časopise Nature Communications propojuje klinické pozorování pacientů s projevy Kleefstra syndromu, genomickou diagnostiku, molekulární a strukturní analýzy i experimentální ověření v geneticky upraveném myším modelu.
Kleefstra syndrom je vzácné neurovývojové onemocnění způsobené změnami genu EHMT1. Projevuje se opožděním vývoje, obtížemi s řečí a učením a sníženým svalovým napětím. U části pacientů se mohou objevit charakteristické rysy obličeje, vrozené srdeční vady, poruchy chování či spánku. Nová studie prokazuje, že klinicky podobné onemocnění může být způsobeno nejen změnami genu EHMT1, ale také specifickými variantami genu EHMT2; přesná genetická diagnóza proto může pomoci lépe vysvětlit příčinu potíží a navrhnout odpovídající dlouhodobou péči.
V rámci výzkumného centra BIOCEV, v úzké spolupráci s týmem prof. Stanislava Kmocha z 1. lékařské fakulty UK v Praze, pomohli vědci z MBÚ pomocí techniky nativní hmotnostní spektrometrie popsat molekulární mechanismus vedoucí k nefunkčnosti či významně snížené aktivitě enzymového komplexu lidských proteinů GLP a G9a, kódovaných geny EHMT1 a EHMT2. Tyto dva proteiny se v buňce společně podílí na regulaci chemické úpravy histonů — proteinů, kolem nichž je v buňce uspořádána DNA. Tato takzvaná epigenetická modifikace – methylace – pomáhá rozhodovat, které geny jsou v jednotlivých buňkách během vývoje aktivní a které zůstávají utlumené.
Když je funkce komplexu GLP-G9a narušena, může dojít k nesprávnému zapínání nebo vypínání genů v době, kdy se organismus vyvíjí. To může mít zásadní dopad na vývoj nervového systému a vést k neurovývojovému onemocnění. Molekulární mechanismus odhalený ve studii u mutací zachycených v genu EHMT2 u pacientky z Ostravy a následně dalších pacientů z celého světa, spočívá v narušení vazby histonu případně S-adenosyl methioninu – malé molekuly sloužící pro dodání methylové skupiny – na komplex GLP-G9a. Účinná vazba všech těchto komponent epigenetické reakce a tvorba molekulárního komplexu je nutná pro správnou funkci a epigenetickou regulaci dalších genů.
„Takzvaná nativní hmotnostní spektrometrie, kterou bylo možné tvorbu komplexu a vazby reakčních komponent monitorovat, je pokročilou strukturně-analytickou technikou, která umožňuje vysoce přesně a citlivě určovat molekulovou hmotnost i velkých, nekovalentně vázaných, proteinových komplexů. Přitom dokáže, dle velikosti komplexu, detekovat i drobné změny hmotnosti na úrovni jednotlivých atomů.“ objasňuje Dr. Alan Kádek z Laboratoře strukturní biologie a buněčné signalizace MBÚ AV ČR.
Jak dále uvádí první autor studie, Dr. Aleš Hnízda z 1. LF UK: „Díky nativní hmotnostní spektrometrii jsme dokázali rozlišit nejen vazbu jednotlivých komponent epigenetické reakce, ale též vidět vazbu jednotlivých iontů zinku, kterou jsou pro enzym GLP-G9a nezbytné. Navíc, tato technika se svou přesností unikátně umožňuje ve spektrech rozlišit i různé současně se vyskytující formy komplexů GLP a G9a, které jsou si velice podobné.“ To vedlo i k úspěšné žádosti o navazující grant od Grantové agentury ČR, který společně Alan Kádek a Aleš Hnízda se svými týmy od počátku roku 2026 řeší a ve kterém problematiku komplexů GLP-G9a dále studují.
PUBLIKACE
„De novo EHMT2 variants cause an autosomal dominant EHMT2-related Kleefstra syndrome via loss of G9a methyltransferase activity“, Nature Communications, 2026. PubMed: PMID 42386776.
