Senėjimo ir ligų „karštosios vietos“ atskleidžia tai, kaip smegenų ląstelės taiso savo DNR

Salko mokslininkai atskleidžia naujas įžvalgas apie neurodegeneracinius sutrikimus ir genetinės terapijos galimybes.

Neuronai neturi galimybės jų pakartoti DNR, todėl jie nuolat stengiasi ištaisyti savo genomo pažeidimus. Naujame Salko mokslininkų tyrime nustatyta, kad šis taisymas nėra atsitiktinis, jis labiau sutelktas į tam tikrų genetinių „karštųjų taškų“, kurie, atrodo, vaidina lemiamą vaidmenį nervinės tapatybės ir funkcijos srityje, apsaugą.

Išvados, paskelbtos 2021 m. Balandžio 2 d Mokslas, suteikti naujų įžvalgų apie genetines struktūras, susijusias su senėjimu ir neurodegeneracija, ir gali nurodyti galimų naujų ligų, tokių kaip: Alzheimerio liga, Parkinsono liga ir kitais su amžiumi susijusiais demencijos sutrikimais.

Neurobranduolinis

Šiame neuronų branduolio vaizde ryškios dėmės rodo sutelkto genetinio atsigavimo sritis. Kreditas: „Salk Institute“ / „Waitt Advanced Biophotonics Center“

„Šis tyrimas pirmą kartą rodo, kad yra genomo dalių, kurios teikia pirmenybę neuronams, kai reikia atsigauti“, – sakė profesorius ir Salko prezidentas Rusty Gage’as, straipsnio bendraautorius. “Mes džiaugiamės šių išvadų galimybe pakeisti požiūrį į daugelį su amžiumi susijusių nervų sistemos ligų ir galbūt tirti DNR atstatymą kaip terapinį metodą.”

Skirtingai nuo kitų ląstelių, neuronai laikui bėgant jų nepakeičia, todėl jos yra ilgalaikės žmogaus kūno ląstelės. Dėl jų ilgaamžiškumo dar svarbiau yra tai, kad senstant jie ištaisytų DNR pažeidimus, kad išlaikytų savo funkciją žmogaus gyvenimo dešimtmečiais. Senstant neuronų gebėjimas atlikti šį genetinį atstatymą mažėja, o tai gali paaiškinti, kodėl žmonėms vystosi su amžiumi susijusios neurodegeneracinės ligos, tokios kaip Alzheimerio ir Parkinsono ligos.

Norėdami ištirti, kaip neuronai palaiko genomo sveikatą, tyrimo autoriai sukūrė naują metodiką, kurią jie vadina „Repair-seq“. Komanda gamino neuronus iš kamieninių ląstelių ir maitino sintetiniais nukleozidais – molekulėmis, kurios yra DNR statybinės medžiagos. Šie dirbtiniai nukleozidai gali būti surandami atliekant DNR seką ir yra vaizduojami, parodant, kur neuronai juos panaudojo normalių ląstelių procesų pažeistai DNR atitaisyti. Nors mokslininkai tikėjosi gauti prioritetą, jie buvo nustebinti, kaip neuronai sutelkė dėmesį į tam tikrų genomo dalių apsaugą.

„Tai, ką mes matėme, buvo nepaprastai aštrios, tiksliai apibrėžtos atsigavimo sritys; daug sutelktų sričių, kurios buvo žymiai aukštesnės nei foniniai lygiai “, – sako vienas iš autorių ir jo bendraautorius Dylanas Reidas, buvęs„ Salk “doktorantas ir dabar„ Vertex Pharmaceuticalics “bendradarbis. “Šiuose” karštuose taškuose “esantys baltymai yra susiję su neurodegeneracinėmis ligomis, o vietos taip pat yra susijusios su senėjimu.”

Autoriai rado apie 65 000 židinių, kurie sudaro apie 2 procentus neuronų genomo. Vėliau jie naudojo proteominius metodus, kad nustatytų, kurie baltymai buvo rasti šiuose židiniuose, o tai reiškia daug su skilimu susijusių baltymų. (Jis dalyvauja galimai kitų baltymų gamyboje.) Daugelis šių vietų atrodo gana stabilios, kai ląstelės yra apdorojamos DNR žalojančiomis medžiagomis, ir nustatyta, kad stabiliausios DNR atstatymo vietos yra stipriai susijusios su vietomis, kuriose pritvirtinkite chemines etiketes („metilinimas“), kurios geriausiai prognozuoja neuronų amžių.

Rusty Gage'as ir Dylanas Reidas

Iš kairės: Rusty Gage’as ir Dylanas Reidas. Autorius: Salk institutas, Dylanas Reidas

Ankstesni tyrimai buvo skirti DNR dalims, patiriančioms genetinę žalą, nustatyti, tačiau tai pirmas kartas, kai mokslininkai ieško ten, kur genomas yra stipriai suremontuotas.

“Mes apėjome paradigmą ieškodami remonto žalos, ir todėl mums pavyko rasti šiuos židinius”, – sako Reidas. “Tai iš tikrųjų yra nauja biologija, galiausiai galinti pakeisti tai, kaip mes suprantame nervų sistemos neuronus, ir kuo geriau juos suprantame, tuo labiau galime sukurti terapiją, kad išspręstume su amžiumi susijusias ligas”.

Gage’as, užimantis su amžiumi susijusių neurodegeneracinių ligų tyrimų vadovus Vi ir Johnui Adleriui, priduria: „Suprasti, kurios genomo sritys yra pažeidžiamos, yra labai įdomi tema mūsų laboratorijai. Manome, kad „Repair-seq“ bus galinga tyrimų priemonė, ir mes toliau tiriame naujus genomo vientisumo tyrimo metodus, ypač senėjimo ir ligų atžvilgiu. “

Nuoroda: „Nukleozidų analoginės kortelės genomo taisymo vietos įtraukimas į postmitozinius žmogaus neuronus“, autoriai: Dylan A. Reid, Patrick J. Reed, Johannes CM Schlachetzki, Ioana I. Nitulescu, Grace Chou, Enoch C. Tsui, Jeffrey R. Jones Sahaana Chandran, Ake T. Lu, Claire A. McClain, Jean H. Ooi, Tzu-Wen Wang, Addison J. Lana, Sara B. Linker, Anthony S. Ricciardulli, Shong Lau, Simon T. Schafer, Steve Horvath, Jesse R Dixon, Nasun Hah, Christopher K. Glass ir Fred H. Gage, 2021 m. Balandžio 2 d., Mokslas.
DOI: 10.1126 / mokslas.abb9032

Kiti tyrimo autoriai yra Patrickas Reedas, Ioana Nitulescu, Enochas Tsui, Jeffrey Jonesas, Claire McClainas, Simonas Schaferis, Grace Chou, Tzu-Wenas Wangas, Nasunas Hahas, Sahaana Chandranas ir Jesse’as Dixonas van Salkas; Johannesas Schlachetzki, Addisonas Lana ir Christopheris Glassas iš Kalifornijos universiteto, San Diege; Ake Lu ir Steve’as Horvathas iš Kalifornijos universiteto, Los Andžele.

Tyrimą rėmė Amerikos širdies asociacija, Paulo G. Alleno sienų grupė, JPB fondas, „Dolby“ fondas, „Helmsley Charitable Trust“ ir Nacionaliniai sveikatos institutai.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.