Istraživači iz Skoltech-a i njihove kolege su istraživali regulaciju nervnih ćelija. Povećanje znanja o regulacionim mehanizmima moglo bi da omogući bolje razumevanje kako funkcioniše zdrav mozak i šta ide po zlu kod razvojnih i onkoloških bolesti povezanih sa greškama u regulaciji. Studija je objavljena u časopisu Istraživanje nukleinskih kiselina.
Uz nekoliko izuzetaka, sve ćelije u organizmu sadrže istu DNK. Uprkos tome, čak i unutar jednog organa, postoje ćelije različitih tipova koje se veoma razlikuju po izgledu i ponašanju. Nervno tkivo u mozgu, na primer, sastoji se od neurona, koji prenose signale, i podržavajućih glijalnih ćelija.
Takva specijalizacija je rezultat regulacije gena, odnosno selektivne aktivacije i deaktivacije gena kodiranih u DNK. Može se javiti kako tokom početnog razvoja ćelije, tako iu zreloj ćeliji.
Jedan od glavnih mehanizama regulacije gena oslanja se na trodimenzionalnu strukturu. Način na koji je nekoliko metara DNK po ćelijskom jezgru presavijeno u 3D prostoru omogućava uključivanje ili isključivanje određenih gena u određenoj fazi života ćelije ili za određene tipove ćelija.
Čak i među neuronima, postoje oni ekscitatorne i nešto ređe inhibitorne varijante, a ove dve vrste nervnih ćelija moraju da imaju različite genetske programe: zahtevaju različite gene da bi bili aktivni. Odgovarajuće savijanje DNK je ključni mehanizam koji to omogućava.
Precizno savijanje DNK u 3D oblike se odnosi na izgradnju petlji na svim pravim mestima. Ovo rade namenski proteini koji stupaju u interakciju sa određenim genima neophodnim za nastanak ispravne strukture. Ako postoji problem sa tim genima, ćelija pogrešno savija svoju DNK, što dovodi do poremećene regulacije gena, što može izazvati bolest.
Na primer, loše regulisana glijalna ćelija koja se deli češće nego što se pretpostavlja je ćelija raka. Određeni razvojni poremećaji su takođe povezani sa netačnom prostornom strukturom DNK. Jedan primer je sindrom Kornelije de Lange, teška bolest koju karakterišu brojne fiziološke i kognitivne abnormalnosti.
„Naše istraživanje unapređuje naše razumevanje takvih bolesti i načina na koji regulacija gena funkcioniše u zdravim ćelijama“, kaže Ilja Pletenev, vodeći autor studije i dr Skoltech. student prirodnih nauka.
„U ovoj konkretnoj studiji, pokazali smo da geni koje neuron treba da isključi imaju tendenciju da budu blizu jedan drugom u svemiru, iako bi možda bili daleko ako biste ispravili DNK u dugačku jednodimenzionalnu lanac. Mislimo da ovo verovatno olakšava represorskim proteinima da masovno isključe te gene.
„Takođe, pokazali smo da DNK neurona i glijalnih ćelija formira petlje na različitim mestima. Štaviše, geni važni za tip ćelije u pitanju imaju tendenciju da se skupljaju u osnovi petlje, što verovatno olakšava aktivatoru. proteine da ih istovremeno uključi.“
