Connect with us

Znanost

Neuroznanost

Genomi pojedinačnih neurona u istom mozgu iznenađujuće variraju

Sve donedavno bilo je uvriježeno mišljenje da svaka stanica u tijelu jednog čovjeka ima isti DNK kod i da taj jedinstven način na koji se očitava genom stanici daje funkciju i definira individuu. Međutim, za mnoge stanice u našem tijelu, ovakvo mišljenje je pojednostavljivanje. Istraživanja provedena na neuronskim genomima objavljena u proteklom desetljeću sadrže pojavu ekstra ili manjka kromosoma, ili dijelova DNK koji se mogu prekopirati širom genoma.

Neuroni. (Credit: Wikimedia)Jedini način na koji možemo znati da neuroni iste osobe imaju i istu DNK jest izrada profila genoma svake pojedine stanice umjesto profiliranja genoma većine stanica iz kojeg se kasnije dobije prosjek. No danas, koristeći tehniku sekvencioniranja svake pojedine stanice, istraživači Salk Instituta i njihovi suradnici pokazali su da se genetska struktura pojedinog neurona može razlikovati od genetske strukture drugog neurona i u većoj mjeri nego što se očekivalo. Istraživanje i rezultati objavljeni su u znanstvenom časopisu Science. „Suprotno od ovog što smo dosad mislili, genetski sastav neurona u mozgu nije identičan, već je nastao od malog dijela DNK“, objašnjava autor Fred Gage.

Pod vodstvom Mikea McConnella znanstvenici su u ovom istraživanju posthumno izolirali otprilike 100 neurona od tri osobe. Time su dobili visoko kvalitetan uvid u cjelokupni genom – prvotno tragajući za velikim brisanjem ili dupliciranjem DNK, odnosno tzv. varijacijom u broju kopija (eng. Copy number variations, u daljnjem tekstu CNV), da bi pronašli da 41 % neurona ima najmanje jedan jedinstveni, ogromni CNV koji je spontano nastao (a nije naslijeđen s roditelja na dijete). CNV se širi kroz genom, zaključuje tim.

Sitan djelić DNK u jednoj stanici mora se kemijski povećati mnogo puta prije nego li se može sekvencionirati. Taj proces tehnički je vrlo zahtjevan, tako da je istraživački tim proveo cijelu godinu samo analiziranjem potencijalnih izvora pogreške u tom procesu.

„Velik dio naših istraživanja svodio se na kontrolne pokuse kako bi se dokazalo da taj genom nije umjetno stvoren“, kaže Gage. „Morali smo redovito kontrolirati i provjeravati rezultate jer je to bilo takvo veliko iznenađenje – otkriće da pojedinačni neuroni u tvom mozgu imaju drugačiji sadržaj DNK.“

Istraživački tim pronašao je slične varijacije u CNV – ima kod pojedinačnih neurona izvučenih iz stanica kože tri zdrava čovjeka. Znanstvenici rutinski koriste te inducirane pluripotentne matične stanice kako biproučavali umjetno uzgojene žive neurone u laboratorijima. Kako su inducirane pluripotentne matične stanice izvedene iz jedne stanice kože, za očekivati je da one budu jednake. „Iznenađenje je u tome da nisu jednake“, nastavlja Gage. „U njima postoji prilično jedinstven broj brisanja i povećanja u genomima neuronaizvedenih iz jednog niza induciranih pluripotentnih matičnih stanica.“

Opet, zanimljivo je da su stanice kože genetski različite, ali ipak ni blizu u tolikoj mjeri poput neurona. Ovo otkriće zajedno s otkrićem da neuroni imaju jedinstvene CNV-e, ukazuje na to da se genetske promjene javljaju kasnije u razvojnom procesu i nisu nasljedne s roditelja na dijete.

Profesor biokemije i molekularne genetike na Sveučilištu Virginiji McConnell kaže da ima smisla da neuroni imaju više različite genome nego stanice kože. „Neuroni se, za razliku od stanica kože, ne brišu i u interakciji su s drugim neuronima. Formiraju velike kompleksne krugove gdje jedna stanica s CNV-om koji ju mijenja može imati velik utjecaj na cijeli mozak.“

Spontano pojavljivanje CNV-a također se povezuje s nastankom neuro poremećaja poput šizofrenije ili autizma, no takva istraživanja najčešće obuhvaćaju velik broj krvnih stanica. CNV-i otkriveni u tim istraživanjima utječu na mnoge, ako ne i na sve stanice, što ukazuje da nastaju rano u procesu razvoja.

Svrha CNV-a u zdravom mozgu još uvijek je nejasna, no istraživači imaju neke zamisli. Takve modifikacije mogle bi pomoći ljudima da se prilagode s različitim okruženjima koja se mijenjaju tijekom cijelog života, ili bi nam mogle pomoći da preživimo masivne virusne infekcije. Znanstvenici pokušavaju pronaći način na koji bi preinačili te genetske varijacije u induciranim pluripotentnim matičnim stanicama izvučenih iz neurona te ih testirali na uzgojenim staničnim kulturama.
Stanice s različitim genomima vjerojatno proizvode i jedinstvenu RNA i proteine. Međutim, zasad nam je dostupna samo jedna tehnologija sekvencioniranja pojedinačne stanice.

Bit će potrebno sekvencionirati puno više stanica i tipova stanica, ističe izvanredni profesor biokemije i molekularne genetike na Sveučilištu Virginia. „Predstoji nam još mnogo posla kako bismo razumjeli do koje su granice stvari koje smo pronašli jedinstvene za neuron ili od koje su povezane s različitim parametrima poput dobi i genotipa.“

Izvor: Salk Institute for Biological Studies

Znatiželja pokreće svijet. :)

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Neuroznanost

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh