I ricercatori di Skoltech e i loro colleghi hanno studiato la regolazione delle cellule nervose. La crescente conoscenza dei meccanismi di regolazione potrebbe consentire una migliore comprensione di come funziona il cervello sano e di cosa va storto nelle malattie dello sviluppo e oncologiche associate a errori di regolazione. Lo studio è pubblicato sulla rivista Nucleic Acids Research .

Con poche eccezioni, tutte le cellule di un organismo contengono lo stesso DNA. Nonostante ciò, anche all’interno di un organo, esistono cellule di tipi distinti che variano ampiamente nel loro aspetto e nel loro comportamento. Il tessuto nervoso nel cervello, ad esempio, è composto da neuroni, che trasmettono i segnali, e da cellule gliali di supporto.

Tale specializzazione è il risultato della regolazione genica, cioè dell’attivazione e disattivazione selettiva dei geni codificati nel DNA. Può verificarsi sia durante lo sviluppo iniziale di una cellula che in una cellula matura.

Uno dei principali meccanismi di regolazione genetica si basa sulla struttura tridimensionale. Il modo in cui i diversi metri di DNA per nucleo cellulare sono piegati nello spazio 3D rende possibile attivare o disattivare determinati geni in una fase particolare della vita della cellula o per tipi cellulari specifici.

Anche tra i neuroni ci sono quelli della varietà eccitatoria e di quelli inibitori, un po’ più rari, e queste due specie di cellule nervose devono eseguire programmi genetici distinti:richiedono geni diversi per essere attivi. Il ripiegamento appropriato del DNA è un meccanismo chiave che consente ciò.

La precisa piegatura del DNA in forme 3D riguarda la costruzione di anelli nei posti giusti. Questo viene fatto da proteine ​​dedicate che interagiscono con alcuni geni essenziali affinché emerga la struttura corretta. Se c'è un problema con questi geni, la cellula ripiega male il suo DNA, portando a un'interruzione della regolazione genetica, che può causare malattie.

Ad esempio, una cellula gliale mal regolata che si divide molto più spesso di quanto si suppone sia una cellula cancerosa. Anche alcuni disturbi dello sviluppo sono legati ad una struttura spaziale errata del DNA. Un esempio è la sindrome di Cornelia de Lange, una grave malattia caratterizzata da numerose anomalie fisiologiche e cognitive.

"La nostra ricerca approfondisce la nostra comprensione di tali malattie e di come funziona la regolazione genetica nelle cellule sane", afferma Ilya Pletenev, autore principale dello studio e Ph.D. della Skoltech. studente di scienze della vita.

"In questo particolare studio, abbiamo dimostrato che i geni che un neurone deve disattivare tendono ad essere vicini l'uno all'altro nello spazio, anche se avrebbero potuto essere lontani se si dovesse raddrizzare il DNA in un lungo filamento unidimensionale . Pensiamo che questo probabilmente renda più facile per le proteine ​​repressore disattivare questi geni in massa.

"Inoltre, abbiamo dimostrato che il DNA dei neuroni e delle cellule gliali forma degli anelli in punti diversi. Inoltre, sono i geni importanti per il tipo di cellula in questione che tendono a raggrupparsi alla base di un anello, forse facilitando l'attivazione dell'attivatore. proteine ​​per attivarle simultaneamente."

Ulteriori informazioni: Ilya A Pletenev et al, Ampie interazioni polycomb a lungo raggio e debole compartimentazione sono segni distintivi del genoma 3D neuronale umano, Ricerca sugli acidi nucleici (2024). DOI:10.1093/nar/gkae271

Informazioni sul giornale: Ricerca sugli acidi nucleici

Fornito dall'Istituto di scienza e tecnologia Skolkovo