Epigenetski procesi omogućavaju da različiti tipovi ćelija nastaju iz jednog genoma. Tokom razvoja, ćelije se razlikuju i stiču različite karakteristike izražavajući isti genom na različite načine.
Međutim, manje poznat aspekt ovog procesa je kako ćelije održavaju svoje jedinstvene identitete tokom vremena. Studija koju je predvodila Laboratorija za transkripcione i epigenetičke mehanizme neuronske plastičnosti, koju vodi Angel Barko na Institutu za neuronauke, zajedničkom centru Španskog nacionalnog istraživačkog saveta (CSIC) i Univerziteta Migel Hernandez (UMH) iz Elčea, utvrdila je da protein Kdm1a igra ključnu ulogu u očuvanju identiteta neurona.
Neuroni su ćelije koje imaju veoma specifičnu nuklearnu strukturu jer kada se formiraju tokom razvoja, više se nikada ne dele, zbog čega neuroni treba da zadrže svoj identitet tokom svog životnog veka. „Identitet se daje onim što je urađeno i šta nije urađeno; na epigenetskom nivou, ovo se prevodi u gene koji se eksprimiraju, ali i u one koji nisu izraženi“, objašnjava Angel Barco.
Rezultati ove studije, objavljeni u časopisu Nature Communications, pokazuju da brisanje Kdm1a u neuronima prednjeg mozga kod odraslih miševa pokreće ekspresiju gena koji inače ne bi trebalo da se eksprimiraju u neuronima, što kompromituje neuronski identitet.
Istraživači su potvrdili da kod normalnih starijih miševa postoji početna aktivacija istih gena depresiranih kod miševa koji su izgubili Kdm1a, što ukazuje da prirodno starenje reprodukuje iste defekte kao nedostatak Kdm1a, iako u manjem obimu. Otkrili su da eliminacija ovog proteina ubrzava starenje neurona na epigenetskom nivou i menja transkripciju gena.
Stručnjaci su povezivali ove nalaze sa ljudskim podacima u saradnji sa istraživačem Hoseom Visenteom Sančezom Mutom, koji vodi laboratoriju za funkcionalnu epigenomiku starenja i Alchajmerovu bolest u IN. Oni su koristili bazu podataka ljudi između 50 i 80 godina i otkrili da postoji značajno povećanje ekspresije nekih od ovih tipično tihih gena kako ljudi stare.
Štaviše, ovaj rad pokazuje da represivna funkcija Kdm1a održava razdvajanje između gena koji treba da budu eksprimirani i onih koji treba da budu tihi kroz modulaciju strukture hromatina.
Razdvajanje na „kompartmente“ omogućava održavanje reda tokom celog životnog veka neurona, što je neophodno za očuvanje njegovog identiteta. „Znamo da poremećaj može imati štetne efekte, kako na starenje tako i na intelektualnu ometenost, jer briše barijeru između onoga što treba da se izrazi i onoga što ne treba“, kaže Beatriz del Blanko, prva autorka članka.
Da bi razumeli ulogu Kmd1a u kompartmentalizaciji, istraživači su sproveli eksperiment, u saradnji sa Jidžunom Ruanom, bivšim direktorom Džeksonove laboratorije za genomsku medicinu, u kojem su koristili tehniku koja pokazuje kako se DNK savija unutar ćelijskog jezgra i kako se organizovan je u tri dimenzije. Ovi podaci su u poređenju sa slikama dobijenim mikroskopom super rezolucije.
Oba pristupa su pokazala da su neki potisnuti geni počeli da se eksprimiraju jer su barijere koje ograničavaju aktivne i neaktivne oblasti hromatina oslabljene nakon gubitka Kdm1a.
