Istraživači u Veill Cornell Medicine sastavili su do sada najsveobuhvatniji atlas varijanti RNK (mRNA) u mišjem i ljudskom mozgu. Atlas je važan novi resurs u razumevanju razvoja mozga, specijalizacije neurona i drugih moždanih funkcija.
RNK transkripti koji se kopiraju iz DNK sekvenci nose uputstva za izgradnju proteina i pokazuju koji su geni aktivni u određenoj ćeliji. Kada se gen kopira u sirovi RNK transkript, obično se može obraditi na različite načine da bi se formirale različite varijante spajanja ili izoforme; tako, jedan gen može proizvesti nekoliko različitih proteina.
Iako se smatra da ovaj složeni sloj biologije drži ključeve za razumevanje mnogih inače misterioznih bolesti – posebno u mozgu – detaljnije se navodi da je to bio ogroman tehnički izazov.
U svojoj studiji, objavljenoj u Nature Neuroscience, istraživači su koristili najsavremenije metode sekvenciranja za snimanje izoforma mRNK prisutnih u mišjem i ljudskom mozgu – u različitim regionima mozga, različitim tipovima ćelija i različitim fazama rasta kod miševa. Otkrili su da čak i unutar datog tipa ćelije, izoforme za neke gene značajno variraju u zavisnosti od toga gde se ćelija nalazi i od faze razvoja mozga.
„To je definitivno veliki korak napred, koji nam sada omogućava da detaljnije ispitamo procese u mozgu“, rekao je stariji autor studije dr Hagen Tilgner, vanredni profesor neuronauke u Centru za neurogenetiku Veill Cornell Medicine, Feil Famili Brain and Mind Research. Institut.
Prvi autor, dr Anuška Joglekar, bila je doktorantka koja je tokom studije radila u laboratoriji Tilgner, a ko-mentor su joj bili dr Elizabet Ros, Nejtan E. Kaming, profesor neurologije i neuronauke i direktor Centra za neurogenetiku u Veill Cornell Medicine. Dr Joglekar je sada postdoktorski istraživač u njujorškom centru za genome, istraživačkom institutu čiji su osnivači 14 njujorških akademskih institucija, uključujući Veill Cornell Medicine.
Varijacije izoforme su deo „sitnog štampe“ biologije; stoga je inherentno teško čitati. Ovo je uglavnom zato što standardna tehnologija sekvenciranja RNK ne može pouzdano da otkrije razlike između izoforma mRNA. Da bi se pozabavili ovim problemom, istraživači su se okrenuli skupljem i dugotrajnijem sekvenciranju „dugog čitanja“, koje je i dalje zahtevalo značajnu obradu podataka da bi se postigla dovoljna tačnost.
Izveli su ovaj masivni poduhvat na način koji je zabeležio svaku pojedinačnu ćeliju i dugo čitane RNK sekvence koje ona proizvodi. Ovo je omogućilo istraživačima da identifikuju izoforme iz stotina hiljada pojedinačnih ćelija miša i ljudskog mozga.
Dobijeni atlas, koji se zasniva na skupovima podataka iz manjih studija istog tima 2018. i 2021. godine, poslužiće kao osnovna referenca za neuronaučnike koji proučavaju normalne i abnormalne funkcije i razvoj mozga. Već su početne analize njihovih podataka od strane tima donele neka iznenađenja koja će biti praćena u budućim istragama.
Istraživači su otkrili, na primer, da za mnoge gene važne u signalizaciji neuron-na-neuron, isti tip ćelije izražava različite izoforme mRNK u različitim regionima mozga. Varijacije su bile još izraženije tokom adolescencije kada su mnoge izoforme pokazale neočekivane obrasce fluktuacije.
„Videli smo da se neke od ovih izoformi uključuju i isključuju tokom celog razvoja dok ne dostignu stabilnost u odraslom dobu“, rekao je dr Joglekar.
Tim je takođe primetio da su mnogi geni sa veoma varijabilnim izoformama bili povezani, u prethodnim genetskim studijama, sa velikim poremećajima mozga, uključujući Alchajmerovu, Parkinsonovu, šizofreniju, bipolarni poremećaj, anksioznost i depresiju.
Iako je većina nalaza za ćelije miša i ljudskog mozga bila slična, istraživači planiraju da se fokusiraju na ljudske ćelije u budućim studijama – upoređujući, na primer, varijacije izoforme u normalnom starenju i poremećajima mozga povezanim sa starenjem.
