Unii neuroni secretă gene materne, alții gene paterne

Studiul Neuron a identificat dacă celulele creierului la diferite vârste și în diferite zone ale creierului folosesc o variantă a aceleiași gene moștenită de la mamă sau tată. La nivel celular, genetica este mult mai complexă decât se credea anterior, iar noul instrument tocmai dezvoltat ar putea contribui la înțelegerea moștenirii bolilor mintale.

În ultimii sute de ani, opinia acceptată a fost că celulele noastre exprimă aproximativ același nivel de alelă moștenit de la mama și tatăl nostru de-a lungul vieții noastre. Cu toate acestea, biologia este mai complicată, a declarat Christopher Gregg, ultimul autor al studiului Neuron (Diverse efecte non-genetice ale expresiei specifice ale arhitecturii genetice de formă la nivel celular în creierul mamiferelor).

După cum explică liderul unei echipe de cercetare care dezvoltă un instrument de monitorizare a activității fiecărei alele, în unele rozătoare, maimuțe și creierele umane, unii neuroni sau grupuri de neuroni speciali tac doar genele de la mamă sau numai de la tată. Diferite activări ale alelelor parentale apar cel mai frecvent în creierul în curs de dezvoltare, afectând 85% din gene (diferența se exprimă, de exemplu, în semințele de raphe dorsală care controlează secreția de serotonină). Pe măsură ce creierul se maturizează, neuronii folosesc din ce în ce mai mult gene de la mamă și tată în mod egal, dar cel puțin 10% din gene păstrează expresia diferențială a alelelor moștenite de la tată sau mamă la vârsta adultă.

Fenomenul ne poate ajuta, de asemenea, să înțelegem ce înseamnă reproducerea sexuală. În mod normal, a avea două copii ale fiecărei gene poate oferi protecție în cazul în care o copie eșuează. Cu toate acestea, după cum sa dovedit, există perioade în care varianta genei sănătoase este oprită și în această perioadă critică celula este deosebit de sensibilă la mutațiile din cealaltă alelă, adaugă neurobiologul Gregg (Facultatea de Medicină a Universității din Utah).

Defectele genetice care stau la baza bolilor mintale sunt adesea heterozigote, afectând doar alelele moștenite de la un părinte; expresia diferită a alelelor prezentate acum poate explica, de asemenea, de ce în multe cazuri există o asociere între aceeași genă și mai multe boli mintale (acesta este și cazul schizofreniei și autismului, de exemplu) și care este motivul pentru care aceeași boală apare la vârste diferite cu simptome de severitate diferită. Asocierea complexă dintre predispoziția la boli mintale și expresia diferențială a alelelor este exemplificată de gena DEAF1 în autism, care s-a dovedit a avea diferite variante genetice în diferite regiuni ale creierului și același lucru este valabil și pentru schizofrenie, tulburări de deficit de atenție și bipolare. tulburare.

Se știe de câteva decenii că unele gene își exprimă variantele materne și paterne în diferite grade, dar nu s-a știut până acum că fenomenul este atât de răspândit în creier și că tiparul de activare variază în funcție de vârstă și diferă în diferite celule tipuri și regiuni ale creierului. Gregg și colab. Au descoperit, de asemenea, că, pe lângă mecanismele cunoscute până acum (imprimarea epigenetică și inactivarea unuia dintre cromozomii X la fete), alte procese trebuie să funcționeze în fundalul silențierii; unele dintre mecanisme sunt dependente de vârstă, altele sunt stabile după naștere, unele funcționează numai în neuroni specifici, iar altele au un efect antagonist: reduc simultan și cresc transcripția alelelor moștenite de la ambii părinți. Explorarea mecanismelor va duce la dezvoltarea de noi abordări terapeutice, spune primul autor al studiului, Wei-Chao Huang. Ca autor al bioinformaticii studiului, Elliott Ferris, explică faptul că echipa lor dorește să exploreze în viitorul apropiat modul în care expresia diferențială a alelelor parentale contribuie la funcționarea creierului și la riscul de boală.

Activarea alelică diferită nu este doar în creier, ci și în alte organe, de ex. poate fi detectat și în celulele ficatului sau ale mușchilor scheletici, astfel încât metoda de analiză big data dezvoltată de Gregg și colab. poate fi utilizată pentru a studia predispoziția la alte boli decât tulburările cerebrale.