Изследователите са придобили нови прозрения за до голяма степен пренебрегвани кръгови РНК в мозъчните клетки и решаващата роля, която играят при заболявания като Алцхаймер и Паркинсон. В допълнение към предоставянето на ценна информация за молекулярните механизми, които са в основата на тези състояния, техните открития отварят вратата за разработване на диагностични тестове и лечения за тях.
За разлика от техните линейни двойници, кръговите РНК (циркРНК) имат затворена структура и нямат свободни краища. Дълго отхвърляни от учените като маловажни, circRNAs оставаха до голяма степен неизследвани доскоро, особено по отношение на тяхната роля в здравето на мозъка.
В ново проучване изследователи от Brigham and Women’s Hospital в Бостън са идентифицирали и каталогизирали тези мистериозни circRNAs и са установили, че те са свързани с идентичността на мозъчните клетки и невродегенеративните разстройства болестите на Алцхаймер и Паркинсон.
„Кръговата РНК отдавна е захвърлена като боклук, но ние вярваме, че има важна роля в програмирането на човешки мозъчни клетки и синапси“, каза Клеменс Шерцер, съответен автор на изследването. „Открихме, че тези кръгови РНК се произвеждат в големи количества от мозъчните клетки, включително тези, свързани с Паркинсон и Алцхаймер.“
Изследователите са събрали неврони и не-невронни клетки (за сравнение) от 190 следсмъртни човешки мозъци и са използвали общо РНК секвениране, за да картографират генетичния код в клетъчните circRNAs.
Те откриха, че 61% от всички синаптични circRNAs са свързани с мозъчни нарушения. За отбелязване е, че те наблюдават, че 4834 circRNAs са персонализирани за клетъчната идентичност на допаминовите и пирамидалните неврони и са обогатени със синапсни пътища. Допаминовите неврони в средния мозък контролират движението, настроението и мотивацията, докато пирамидалните неврони в темпоралния кортекс играят важна роля в паметта и езика.
„Беше изненадващо, че кръговите РНК, а не линейните РНК, произведени от тези генни местоположения, определят идентичността на невроните“, каза Xianjun Dong, водещият автор на изследването. „Разнообразието на circRNA предоставя фино настроена, специфична за типа клетка информация, която не се обяснява със съответните линейни РНК от същия ген.“
Известно е, че дегенерацията на допамин и пирамидални неврони играе роля в развитието на неврологични разстройства. Вглеждайки се по-задълбочено, изследователите установиха, че 29% от гените, свързани с болестта на Паркинсон и 12% от гените, свързани с болестта на Алцхаймер, произвеждат circRNA. Те откриха, че експресията на една конкретна circRNA, произведена от гена на Паркинсон DNAJC6 е намален в допаминовите неврони преди появата на симптомите.
В световен мащаб те откриха, че circRNA се произвеждат от гени, свързани с различни болестни състояния. Гените, свързани с пристрастяване, преференциално произвеждат circRNAs в допаминови неврони, асоциирани с аутизъм гени в пирамидални неврони и ракови заболявания в не-невронни клетки.
Изследователите казват, че техните открития подчертават потенциалните употреби на circRNA.
„Естествено срещащите се circRNA имат потенциала да служат като биомаркери за специфични мозъчни клетки, замесени в ранните, продромални стадии на заболяването“, каза Шерцер. „Кръговите РНК не могат лесно да бъдат разградени, което ги прави мощен инструмент като репортери и за предоставяне на терапии. Те могат да бъдат пренаписани синтетично и използвани като бъдещи цифрови РНК лекарства.
Настоящото проучване не успя да осигури пълно разбиране за това как тази сложна РНК машина определя идентичността на невроните и синапсите. Необходими са допълнителни изследвания, за да се проучи как функционират circRNA и генетичните регулатори, които управляват тяхното поведение.
Въпреки това, проучването предостави най-изчерпателния анализ на circRNAs в човешки мозъчни клетки до момента.
„Откриването на кръгови РНК променя нашето разбиране за молекулярните механизми зад невродегенеративните разстройства“, каза Донг. „Кръговите РНК са много по-трайни от линейните РНК и са обещаващи като РНК терапии и РНК биомаркери.“
Изследването е публикувано в сп Nature Communications.
източник: Бригъм и болница за жени
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
