Naukowcy wykryli zmiany w trójwymiarowej organizacji genomu w chorobie Alzheimera
Naukowcy z Uniwersytetu Carnegiego Mellona, Szkoły Medycznej Uniwersytetu Pittsburgha, Uniwersytetu Waszyngtońskiego i innych instytucji odkryli, że w niektórych komórkach mózgu osób z chorobą Alzheimera zmienia się trójwymiarowa organizacja genomu. Zmiany te są związane ze zmianami aktywności genów i przestrzennej organizacji tkanki mózgowej, podaje ScienceDaily.
Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Science. Naukowcy analizowali pośmiertne próbki kory przedczołowej osób z chorobą Alzheimera i bez niej. Uczestnicy brali udział w długoterminowym badaniu demencji i po śmierci przekazali swoje mózgi do badań naukowych.
Jak badano zmiany DNA
DNA w komórce nie występuje w postaci prostej nici, lecz zwija się w złożoną trójwymiarową strukturę. Taka organizacja wpływa na to, które geny są dostępne i aktywne, a zatem może oddziaływać na funkcjonowanie komórek.
Zespół zastosował technologię GAGE-seq, która umożliwia pomiar ekspresji genów i trójwymiarowych kontaktów genomu w obrębie pojedynczej komórki. Dane te połączono z przestrzennymi mapami transkryptomicznymi, które zachowują informacje o miejscu aktywności genów w nienaruszonej tkance mózgowej.
Więcej aktualnych wiadomości na kanale UA.News w Telegramie Telegram.
Naukowcy wykorzystali również model głębokiego uczenia Hicformer. Łączy on informacje o sekwencji DNA, ogólnych wzorcach zwijania genomu oraz mapach fizycznych kontaktów między jego regionami, aby przewidywać aktywność genów w różnych typach komórek.
Mniej wyraźne granice regionów genomowych
W komórkach osób z chorobą Alzheimera duże aktywne i nieaktywne regiony genomu, znane jako kompartmenty, miały mniej wyraźne granice. Autorzy nazwali to zjawisko nasilonym mieszaniem kompartmentów. W kilku typach komórek mózgu odnotowali również mniej kontaktów między blisko położonymi regionami genomu i więcej kontaktów między odległymi regionami.
Komórki z wyraźniejszym mieszaniem kompartmentów miały na ogół niższy poziom aktywności genów. Naukowcy wykryli także słabsze interakcje między genami a pobliskimi elementami regulatorowymi, które kontrolują ich włączanie lub wyłączanie, podczas gdy niektóre kontakty na pośrednich odległościach stawały się silniejsze.
Te różnice strukturalne powiązano z obniżoną aktywnością programów genowych związanych z neuronami i synapsami, a także ze zmianami metabolizmu i odpowiedzi komórkowych na stres. Naukowcy wykryli również związek z programami starzenia komórkowego w mikrogleju — komórkach odpornościowych mózgu. Dalsze badania mogą sprawdzić, czy określone zmiany architektury genomu przyczyniają się do rozwoju choroby oraz czy dotknięte nią regiony regulatorowe mogą w przyszłości stać się celami badań terapeutycznych.
Czytaj nas na Telegram i Sends
