Эпигенетическую регуляцию работы мозга увидели в реальном времени
Американские ученые создали химическое соединение, разрешающее замечать эпигенетическую регуляцию работы людской мозга в настоящем времени. Результаты изучения опубликованы вжурнале Science Translational Medicine.
Один из наиболее значимых механизмов эпигенетической регуляции экспрессии генов — это ацетилирование (присоединение остатков уксусной кислоты к аминокислоте лизину) связанных с ДНК белков-гистонов. Данный процесс регулируется семейством ферментов — деацетилаз гистонов (HDAC). С нарушениями активности HDAC связаны многие неврологические, психологические и онкологические болезни, исходя из этого их разглядывают как перспективные мишенидля потенциальных лекарств.
Наряду с этим как как раз HDAC экспрессируются в различных отделах мозга в норме и при патологии, узнаем позже.
Сотрудники Массачусетской поликлиники неспециализированной практики создали помеченное радиоактивным атомом углерода-11 соединение,которое селективно связывается с тремя изоформами HDAC. Эти изоформы имеют громаднейшее значение для регуляции синаптической пластичности и, как следствие, когнитивных функций. Базой для радиофармакологического препарата, названного мартиностатом, стали имеющиеся ингибиторы HDAC, каковые используются для лечения некоторых видов рака.
По окончании введения препарата он накапливается в участках мозга пропорционально экспрессии в них HDAC. Углерод-11 подвергается позитронному бета-распаду с испусканием гамма-квантов,каковые регистрируются стандартным позитронно-эмиссионным томографом, что разрешает визуализировать активность HDAC в разных мозговых структурах.
По окончании успешных опытов на приматах и грызунах ученые испытали мартиностат на восьми здоровых добровольцах. Стало известно, что в сером веществе мозга экспрессия искомых изоформ HDAC практически в два раза больше, чем в белом.
Наряду с этим в самом сером веществе она распределена неравномерно: большой уровень наблюдался в скорлупе и мозжечке (структуры мозга, важные за перемещения и разные виды обучения), а минимальный — в миндалине и гиппокампе (они несут ответственность за память,эмоции и принятие ответов). Подобное распределение выяснилось приблизительно однообразным у всех обследованных.
Дополнительные испытания с примерами трупной мозговой ткани подтвердили, что мартиностат селективно связывается с изоформами 1, 2 и 3 HDAC. Опыты с клетками — предшественницами нейронов разрешили выяснить гены, экспрессию которых регулируют эти изоформы. Ими были, в частности, BDNF и CDK5, нужные для обучения и запоминания, SYP и SYT1, снабжающие синаптическую пластичность, а кроме этого GRN, вовлеченный в процессы нейродегенерации.
«Возможность замечать эпигенетическую регуляцию работы мозга дает ключ к пониманию окружающей среды и взаимодействия генов», — пояснил старший создатель работы Джейкоб Хукер (Jacob Hooker).
Как пишут исследователи, новая методика окажет помощь разобраться в механизмах развития многих болезней,включая болезнь и шизофрению Альцгеймера, и, быть может, создать новые лекарства для их лечения.
Создатель: Олег Лищук