Kako stanice mozga popravljaju svoj DNA, otkriva žarišta starenja i bolesti
Neuroni nemaju sposobnost repliciranja svoje DNA, stoga neprestano rade na popravcima štete koja nastaje na njihovom genomu. Nova je studija s Instituta Salk pokazala da ovi popravci nisu nasumični, nego su fokusirani na zaštitu određenih genetskih žarišta koja bi mogla imati važnu ulogu u identitetu i funkciji neurona.
Studija, objavljena u časopisu Science, pruža nove uvide u genetsku strukturu koja sudjeluje u starenju i neurodegeneraciji, i mogla bi ukazati na razvoj potencijalnih novih terapija za bolesti poput Alzheimerove, Parkinsonove i ostale povezane s dobi i demencijom.
„Ovo istraživanje po prvi puta pokazuje da postoje sekcije genoma koje neuroni prioritiziraju kada dođe do popravljanja“, rekao je jedan od autora studije, profesor Rusty Gage.
Za razliku od drugih stanica, neuroni se uglavnom ne obnavljaju sami kroz vrijeme, što ih čini najduže živućim stanicama u ljudskom tijelu. Zbog toga je njihova samoobnova još važnija, kako bi mogli nastaviti obavljati svoje funkcije kroz desetljeća ljudskog života. Starenjem sposobnost neurona da rade ove genetske popravke opada, što bi moglo objasniti zašto ljudi razvijaju neurodegenerativne bolesti povezane sa starenjem, poput Alzheimerove.
Kako bi istražili način na koji neuroni održavaju zdravlje svojih genoma, autori su razvili novu tehniku nazvanu Repair-seq. Tim je proizveo neurone iz matičnih stanica i doveo im sintetičke nukleozide – molekule koje služe kao gradivni materijal za DNA. Zatim su pratili i snimali nukleozide kroz tijekom sekvenciranja DNA, što je pokazalo na kojim ih mjestima neuroni koriste kako bi popravili DNA kod oštećenja u uobičajenom staničnom procesu.
Znanstvenike, koji su očekivali polarizaciju neurona, iznenadila je njihova fokusiranost na točno određene sekcije u genomu.
„Primijetili smo nevjerojatno oštre, dobro definirane regije popravka; vrlo fokusirana područja koja su bila znatno uzdignutija od pozadinskih razina. Proteini koji se nalaze na tim žarištima uključeni su u neurodegenerativne bolesti, a ove su regije također povezane sa starenjem“, objasnio je drugi autor studije, Dylan Reid.
Znanstvenici su pronašli otprilike 65 000 žarišta koja su pokrivala površinu od 2% neuralnog genoma. Zatim su koristili proteomiku kako bi utvrdili koji su proteini prisutni na tim žarištima, uključujući mnoge proteine koji sudjeluju u vezivanju odnosno produkciji drugih proteina.
Mnoga od tih područja pokazala su se vrlo stabilnima za vrijeme napada stanica agentima koji djeluju štetno na DNA. Najstabilnijim žarištima popravljanja DNA pokazala su se ona koja su snažno povezana s regijama gdje se spajaju kemijske oznake (metilacija) koje najbolje predviđaju nečiju dob. Izvor: ScienceDaily