Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Category:

Геномный атлас мозга мыши с замахом на человека

В последние годы научные и технологические достижения открыли возможность картирования человеческого мозга вплоть до клеточных компонентов.

Геномный атлас мозга мыши с замахом на человека

Пока эта конечная цель еще не достигнута, исследователи продвигаются вперед в менее масштабной, но не менее важной работе – создании еще более подробного атласа мозга мыши с акцентом на регуляцию активности генов и эпигенетику. Как это поможет людям и причем тут генетика?

В специальном выпуске журнала Nature, посвещенном нейронаукам, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего вместе с коллегами из разных университетов США описывают свой прогресс в решении этой задачи.



С 2006 года по всему миру ученые пытаются создать трехмерный атлас мозга мыши. Его размер – примерно с горошину, но состоит он из 8-14 миллионов нейронов и глиальных клеток. Хотя мозг мыши не повторяет человеческий, он помогает в изучении многих функций мозга человека, заболеваний и психических расстройств, потому что гены, отвечающие за построение и работу органов человека и грызуна, на 90 процентов идентичны.

Элементы регуляции генов


В своей работе Бинг Рен (Bing Ren) и его коллеги из Центра эпигеномики сосредоточились на создании атласа генных регуляторных элементов в головном мозге мыши. Они обратили внимание на изучение транскрипционных регуляторных программ, которые ответственны за уникальный паттерн или «рисунок» экспрессии (активности) генов каждой клетки, а следовательно – их идентичность и функции.

Авторы исследовали доступный хроматин – материал хромосом – в отдельных клеточных ядрах из 45 регионов мозга взрослой мыши, а затем использовали полученные данные для картирования состояния цис-регуляторных элементов ДНК в 160 различных типах клеток. Цис-регуляторные элементы – это участки некодирующей ДНК (то есть те, которые не отвечают за производство какого-то белка). Они регулируют транскрипцию (считывание участка ДНК для синтеза РНК) соседних генов.

Ученые обнаружили, что различные типы нейронов расположены в разных областях мозга мыши, а специфика их распределения и функций коррелирует и, вероятно, определяется набором цис-регуляторных элементов ДНК в каждом типе клеток.

Удивительно, но большинство цис-регуляторных элементов мозга мыши, картированных исследователями, имеют гомологичные или похожие последовательности в геноме человека. Поэтому их можно использовать для определения генных регуляторных элементов, участвующих в спецификации типов клеток мозга человека.

По словам Рена, эти результаты служат основой для анализа регуляторных программ генов мозга млекопитающих, включая людей, и могут помочь в интерпретации вариантов некодирующих областей ДНК для того, чтобы оценивать риск развития неврологических заболеваний.

Транскриптомные и эпигеномные элементы


Эран Мукамель (Eran A. Mukamel) и его коллеги объединили передовые методы секвенирования генома, исследуя первичную моторную кору – области мозга мыши, отвечающей за движение. Они создали более 500.000 транскриптомов и эпигеномов – полных списков всех молекул РНК и модификаций ДНК, которые кодируют каждое свойство каждой клетки.

Используя вычислительные и статистические модели, они создали мультимодальный атлас 56 типов нейронных клеток, который описывает их молекулярные, геномные и анатомические особенности.

Исследование показало, что каждая клетка мозга имеет согласованный паттерн экспрессии генов и эпигенетической регуляции. Подобно тому, как человек имеет характерный почерк, черты лица, вокальные данные и черты характера, авторы обнаружили, что сигнатуры РНК и ДНК типов клеток в моторной коре головного мозга отличают каждую клетку от соседних.

«И точно так же, как человеческая индивидуальность способствует разнообразию сообществ, уникальные паттерны экспрессии и регуляции генов в цепях мозга поддерживают разнообразную сеть клеток со специализированными ролями и взаимозависимыми функциями», – говорят авторы.

Объединив эпигеномные и транскриптомные данные невообразимого ранее количества клеток, исследователи продемонстрировали потенциал технологий секвенирования одной клетки для всестороннего картирования клеток мозга. Это может стать еще одним шагом к пониманию гораздо более сложных схем человеческого мозга.

Текст: Анастасия Григорьева





Ссылка на источник

Tags: нейроновости, нейрофизиология, транскриптом, эпигенетика
Subscribe

Posts from This Journal “нейроновости” Tag

Buy for 20 tokens
По поводу моего вчерашнего поста "Я разорён", каюсь, был не прав, однако получил очень полезный фитбек. Об этом подробно... (фото: Яндекс Картинки, кадр из к/ф Во все тяжкие) Возможно было глупо использовать стандартную подачу информации, а именно "кликбейт", когда пишу…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment