Undersøgelse afslører forskelle i DNA-foldning mellem neuroner og andre hjerneceller, forbinder dem med cellefunktioner

Forskere fra Skoltech og deres kolleger har undersøgt nervecelleregulering. Øget viden om reguleringsmekanismer kunne muliggøre en bedre forståelse af, hvordan den raske hjerne fungerer, og hvad der går galt i udviklingsmæssige og onkologiske sygdomme forbundet med reguleringsfejl. Studiet er publiceret i tidsskriftet Nucleic Acids Research .

Med få undtagelser indeholder alle celler i en organisme det samme DNA. På trods af dette, selv inden for et organ, er der celler af forskellige typer, der varierer meget i, hvordan de ser ud og opfører sig. Nervevævet i hjernen er for eksempel sammensat af neuroner, som transmitterer signalerne, og de understøttende gliaceller.

En sådan specialisering er resultatet af genregulering, dvs. den selektive aktivering og deaktivering af generne kodet i DNA'et. Det kan forekomme både under en celles indledende udvikling og i en moden celle.

En af hovedmekanismerne for genregulering er afhængig af tredimensionel struktur. Den måde, hvorpå de adskillige meter DNA pr. cellekerne er foldet i 3D-rum, gør det muligt at tænde eller slukke for bestemte gener på et bestemt tidspunkt i cellens liv eller for specifikke celletyper.

Selv blandt neuroner er der dem af den excitatoriske og den noget sjældnere hæmmende sort, og disse to racer af nerveceller skal køre forskellige genetiske programmer:De kræver forskellige gener for at være aktive. Passende DNA-foldning er en nøglemekanisme, der muliggør dette.

Den præcise foldning af DNA til 3D-former handler om at bygge løkker alle de rigtige steder. Dette gøres af dedikerede proteiner, der interagerer med visse gener, der er afgørende for, at den korrekte struktur kan opstå. Hvis der er et problem med disse gener, folder cellen sit DNA forkert, hvilket fører til forstyrret genregulering, som kan forårsage sygdom.

For eksempel er en dårligt reguleret gliacelle, der deler sig meget oftere, end den er formodet, en kræftcelle. Visse udviklingsforstyrrelser er også forbundet med forkert rumlig struktur af DNA. Et eksempel er Cornelia de Langes syndrom, en alvorlig sygdom karakteriseret ved adskillige fysiologiske og kognitive abnormiteter.

"Vores forskning fremmer vores forståelse af sådanne sygdomme og af, hvordan genregulering fungerer i raske celler," siger Ilya Pletenev, hovedforfatter af undersøgelsen og en Skoltech Ph.D. studerende i biovidenskab.

"I denne særlige undersøgelse viste vi, at de gener, en neuron skal være væk fra, har en tendens til at være tæt på hinanden i rummet, selvom de måske har været langt væk, hvis du skulle rette DNA'et ud til en lang endimensionel streng Vi tror, ​​at dette sandsynligvis gør det lettere for repressorproteiner at slå disse gener fra i massevis.

"Vi viste også, at DNA'et fra neuroner og gliaceller danner loops forskellige steder. Desuden er det generne, der er vigtige for den pågældende celletype, der har en tendens til at samle sig i bunden af ​​en loop, hvilket muligvis gør det lettere for aktivatoren. proteiner for at tænde dem samtidigt."

Flere oplysninger: Ilya A Pletenev et al., Omfattende langtrækkende polykam-interaktioner og svag kompartmentalisering er kendetegn ved humant neuronalt 3D-genom, Nucleic Acids Research (2024). DOI:10.1093/nar/gkae271

Journaloplysninger: Nukleinsyreforskning

Leveret af Skolkovo Institute of Science and Technology