Исследователи из Центра наркологии и психического здоровья (CAMH) определили новую роль химического вещества, участвующего в контроле генов, лежащих в основе памяти и обучения.
"Мозг представляет собой пластиковую ткань, и мы знаем, что обучение и память требуют экспрессии различных генов," говорит старший научный сотрудник CAMH д-р. Арт Петронис, ведущий автор нового исследования. "Наше исследование показало, как химический 5-hmC может участвовать в эпигенетических процессах, обеспечивающих такую пластичность." Доктор. Петронис возглавляет лабораторию семейной эпигенетики Крембилов в Исследовательском институте психического здоровья семьи Кэмпбелл при CAMH.
5-hmC – эпигенетическая модификация ДНК, была обнаружена у людей и мышей в 2009 году. Модификации ДНК – это химические изменения ДНК. Они помечают гены, которые нужно превратить "на" – сигнализируя геному о создании белка – или превратился "выключенный." Поскольку подавляющее большинство клеток у человека содержат один и тот же генетический код, этот паттерн флагов позволяет нейрону использовать тот же геном, что и клетка крови или печени, но создавать совершенно иную и специализированную клеточную среду.
Исследование, опубликованное в Интернете в журнале Nature Structural & Молекулярная биология проливает свет на роль 5-hmC. Интересно, что в мозгу его больше, чем в других тканях тела, по причинам, не ясным на сегодняшний день.
Команда ученых CAMH изучила ДНК из различных тканей, включая мозг мыши и человека, и посмотрела, где в геноме был обнаружен 5-hmC. Они обнаружили, что 5-hmC имеет уникальное распределение в головном мозге: он сильно обогащен генами, связанными с синапсом, динамическими кончиками клеток мозга. Рост и изменение синапсов позволяют различным клеткам мозга "провод" вместе, что позволяет учиться и запоминать.
"Это обогащение 5-hmC генами, связанными с синапсами, предполагает роль этой эпигенетической модификации в обучении и памяти," говорит доктор. Петронис.
Команда также показала, что 5-hmC имеет особое распределение даже внутри гена. Код для одного гена можно редактировать и "сращенный" создать несколько разных белков. Доктор. Петронис обнаружил, что 5-hmC находится в "стыки стыков," точки, где ген разрезается перед сплайсингом.
"5-hmC может сигнализировать о том, что клеточный аппарат сплайсинга генерирует различные белки, которые, в свою очередь, создают беспрецедентную сложность мозга," он говорит.
Исследовательская группа продолжает более подробно исследовать роль 5-hmC и определить, отличается ли функция 5-hmC у людей с биполярным расстройством и шизофренией по сравнению с людьми без этих диагнозов.