Епігеномний карти показують, як змінюються ланцюга мозку від народження до дорослого віку

Відео: Як змусити дівчину займатися = якщо хлопець

Вперше, шляхом складання епігеномний карти людського мозку, вчені виявили декілька масштабних змін, що відбуваються в ланцюгах мозку людини від народження до зрілого віку.

Міжнародна команда, в тому числі з Університету Західної Австралії (UWA), інституту біологічних досліджень Солка в Каліфорнії і Institut d`Investigaci BioMedica де Bellvitge (IDIBELL) в Іспанії, повідомила про результати в статті, опублікованій в журналі Science.

Райан Лістер (Ryan Lister), професор UWA і геномної біолог: «Отримані дані будуть служити основою для дослідження ролі епігеномом в процесі навчання, формування пам`яті, структури мозку і психічних захворювань».

У той час як геном може розглядатися як інструкція з експлуатації, що містить креслення (гени) для біологічних компонентів, з яких складається наше тіло, нещодавнє відкриття епігеномом можна розглядати як ще одну сторінку керівництва, що пояснює спосіб читання цієї інструкції. Епігеном є записом хімічних змін, які відбуваються в ДНК в процесі розвитку організму. Продовжуючи аналогію з інструкцією по експлуатації, Епігеном нагадує набір заміток і закладок, які говорять, наприклад, проігнорувати сторінку 6 або ж виконати спочатку вказівки зі сторінки 4.

Розуміння епігеномом є ключем до розуміння того, як гени впливають на здоров`я і розвиток хвороб під впливом таких чинників, як спосіб життя, харчування і навколишнє середовище. Нове дослідження пропонує безпрецедентну можливість поглянути на Епігеном в процесі розвитку мозку. Використовуючи обладнання з високою роздільною здатністю, медики виявили унікальні зразки епігеномом, що виникають в ланцюгах мозку в дитячому віці.

Старший автор Джозеф Р. Екер (Joseph R. Ecker), професор і директор лабораторії геномного аналізу в Інституті Солка, вважає, що їх дослідження демонструє великомасштабні реконфігурації, які Епігеном зазнає при дорослішанні ланцюгів мозку. При здоровому розвитку мозку ряду процесів потрібен час, щоб сформувати складні структури і зв`язки між ланцюгами мозку. Наприклад, лобова кора, розташована в передній частині головного мозку, є критично важливою для процесів мислення, вирішення проблем, прийняття рішень і їх виконання.

Два основних типи клітин лобової кори, нейрони і глії, виконують абсолютно різні функції, проте, вони мають однаковий шаблоном ДНК-коду, виготовленим з букв A, C, G і T. Причина відмінності в виконуваних ними функціях ховається в епігеномом. Один із способів контролю епігеномом інтерпретації генома є позначка букв С в коді ДНК. Це здійснюється за допомогою хімічного процесу, званого метилированием ДНК.

Позначка веде до того, що ця частина ДНК розглядається по іншому в порівнянні з тим випадком, коли позначки немає: наприклад, позначка може придушити сусідній ген, так що він не зможе кодувати певний білок. Таким чином, Епігеном впливає на розвиток органів і здатність створювати і розподіляти клітини за типами.

Для дослідження вчені використовували передові методи секвенування ДНК, щоб з їх допомогою визначити, де саме все помічені літери C розташовувалися в мозку мишей і людей від дитинства до зрілого віку.

Співавтор Еран Мукамель (Eran Mukamel) з лабораторії обчислювальної нейробіології інституту Солка: «Дивно, але ми виявили, що унікальний тип метилювання ДНК виникає саме тоді, коли нейрони в розвиненому мозку дитини формують нові зв`язки між собою, тобто коли формуються критично важливі схеми мозку ».

Спочатку вчені вважали, що C-тегування відбувається, тільки коли за C слід G (CG-метилювання). Пізніше вони виявили, що інші типи метилування також часто відбувається в ембріональних стовбурових клітинах генома.

Дослідники також спостерігали обидва типи метилування ДНК в растеніях- саме це спостереження змусило їх повести дослідження під дещо іншим кутом. «Ми активно шукали місця не CG-метилування, в існування яких багато вчених не вірили. Наша робота додає нові дані з цього питання, показуючи, що ні CG-метилювання також існує в людському мозку », говорить Лістер.

Вони були здивовані, виявивши, що цей унікальний тип позначки генома відбувається практично тільки в нейронах і зразки цього процесу у всіх людей дуже схожі.

"Протягом періоду від початку розвитку плода до початку дорослого житті не CG-метиловані молекули ДНК накопичується в нейронах, але не в глії, щоб стати домінуючою формою метилування в геномах нейронних структур », пишуть автори.

Таким чином, вони встановили, що Епігеном позначає геном в клітинах головного мозку унікальним способом, який відрізняється від використовуваних в клітинах інших частин тіла методів. Результат заслуговує на особливу увагу, оскільки попередні дослідження показують, що цей тип позначки важливий для навчання, формування пам`яті і пластичності мозку або гнучкості ланцюгів мозку.

Екер додає: «Отримані результати розширили наші знання про унікальну роль метилування ДНК в розвитку і функціонуванні мозку. Вони пропонують нову основу для тестування ролі епігеномом в здоровому функціонуванні і при патологічних порушеннях в нейронних ланцюгах ».