Alzheimerova nemoc mění trojrozměrné uspořádání DNA v několika typech mozkových buněk. Zjištění naznačuje, že při onemocnění se narušuje další vrstva regulace genů, která dosud stála mimo hlavní pozornost výzkumu. Výsledky zveřejnil tým z Carnegie Mellon University, University of Pittsburgh School of Medicine, University of Washington a dalších pracovišť ve studii publikované v časopise Science.
DNA není v buněčném jádře uložena jako rovné vlákno, ale skládá se do složité prostorové struktury. Některé její úseky se díky tomuto uspořádání dostávají do blízkosti genů a regulačních oblastí, které rozhodují o tom, zda se gen aktivuje. Prostorové kontakty tak ovlivňují genovou aktivitu, tedy množství RNA a bílkovin, které buňka vytváří.
Vědci analyzovali posmrtně získané vzorky prefrontální kůry od lidí s Alzheimerovou nemocí i bez ní. Použili metodu GAGE-seq, která umožňuje ve stejné buňce současně sledovat aktivitu genů a kontakty mezi různými částmi genomu. Tato data doplnili prostorovým mapováním tkáně a výpočetním modelem Hicformer, jenž odhaduje souvislost mezi skládáním DNA a aktivitou genů v různých typech buněk.
Výzkum vedený Jianem Ma z Carnegie Mellon University ukázal, že v buňkách postižených Alzheimerovou nemocí se velké aktivní a neaktivní oblasti genomu méně zřetelně oddělují. Tento jev vědci označují jako zvýšené mísení genomových kompartmentů. Buňky zároveň vykazovaly méně kontaktů na krátké vzdálenosti a více kontaktů mezi vzdálenějšími úseky DNA. Větší míra tohoto promíchání souvisela s celkově nižší aktivitou genů.
Změny se týkaly také kontaktů mezi geny a blízkými regulačními oblastmi, které jejich činnost obvykle podporují nebo tlumí. Některé z těchto kontaktů zeslábly, zatímco jiné, středně vzdálené, zesílily. Vědci tyto změny spojili s oslabením programů důležitých pro neurony a synapse, tedy místa, kde spolu nervové buňky komunikují. U mikroglie, imunitních buněk centrálního nervového systému, souvisely pozorované změny s metabolismem, reakcí na stres a programy buněčného stárnutí.
Výsledky neprokazují, že narušené skládání DNA Alzheimerovu nemoc přímo způsobuje. Studie pracovala s posmrtnou tkání, a nemůže proto sama určit, zda jsou změny v prostorové organizaci genomu příčinou onemocnění, jeho důsledkem, nebo obojím. Výzkumníci proto považují za další krok pokusy, které ověří, zda lze některé z těchto strukturálních změn ovlivnit a jaký dopad by to mělo na činnost mozkových buněk. Objev může pomoci přesněji propojit známé genetické rizikové faktory s tím, jak se v Alzheimerově nemoci mění konkrétní buněčné programy.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.