Ученые выявили изменения 3D-организации генома при болезни Альцгеймера
Исследователи из Университета Карнеги — Меллона, Медицинской школы Университета Питтсбурга, Вашингтонского университета и других учреждений обнаружили, что в некоторых клетках мозга людей с болезнью Альцгеймера изменяется трехмерная организация генома. Эти изменения связаны с изменениями активности генов и пространственной организации ткани мозга, сообщает ScienceDaily.
Результаты исследования опубликовали в журнале Science. Ученые анализировали посмертные образцы префронтальной коры людей с болезнью Альцгеймера и без нее. Участники были вовлечены в долгосрочное исследование деменции и после смерти передали свой мозг для научных исследований.
Как изучали изменения ДНК
ДНК в клетке не находится в виде прямой нити, а складывается в сложную трехмерную структуру. Такая организация влияет на то, какие гены доступны и активны, а значит, может отражаться на работе клеток.
Команда применила технологию GAGE-seq, которая позволяет в рамках одной клетки измерять экспрессию генов и трехмерные контакты генома. Эти данные объединили с пространственными транскриптомными картами, сохраняющими информацию о месте активности генов в неповрежденной ткани мозга.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Исследователи также использовали модель глубокого обучения Hicformer. Она объединяет информацию о последовательности ДНК, общих закономерностях складывания генома и карты физических контактов между его участками, чтобы прогнозировать активность генов в разных типах клеток.
Менее четкие границы геномных участков
В клетках людей с болезнью Альцгеймера крупные активные и неактивные участки генома, известные как компартменты, имели менее выраженные границы. Авторы назвали это явление усиленным смешиванием компартментов. В нескольких типах клеток мозга также зафиксировали меньше контактов между близкими участками генома и больше контактов между удаленными участками.
Клетки с более выраженным смешиванием компартментов в целом имели более низкий уровень активности генов. Исследователи также выявили более слабые взаимодействия между генами и соседними регуляторными элементами, контролирующими их включение или выключение, в то время как некоторые контакты на промежуточных расстояниях становились сильнее.
Эти структурные различия связали со сниженной активностью генных программ, связанных с нейронами и синапсами, а также с изменениями метаболизма и реакций клеток на стресс. Исследователи также обнаружили связь с программами клеточного старения в микроглии — иммунных клетках мозга. Дальнейшие исследования могут проверить, способствуют ли отдельные изменения архитектуры генома развитию болезни и могут ли затронутые регуляторные участки впоследствии стать объектами терапевтических исследований.
