MEIE SUURTE AJU TAGA OLEVATE AINULAADSETE GEENIDE UURIMINE

Geenirühm, mida leidub ainult inimestel ja mis tekkis meie esivanematel 3–4 miljonit aastat tagasi, võib olla ajendanud meie suuremate aju arengut.

Miks on inimese aju nii suhteliselt suur?

See ilmutus - ja selleni viinud töö - on kahe ajakirjas nüüd kajastatud uuringu teema Kamber.

Ühe uuringu eestvedajaks oli California ülikool (UC) Santa Cruz ja teist juhtis Belgias asuv Université Libre de Bruxelles.

Tulemused täidavad lünga meie teadmistes muudatustest, mis viisid meie suuremate aju arengut ja andsid meile võimaluse mõelda ja probleeme lahendada.

Geenid - nimega NOTCH2NL - kuuluvad väga vanasse perekonda Notch, mis tuvastati esmakordselt puuviljakärbestes; nad said oma nime, kuna need olid seotud geneetiliste vigadega, mis põhjustasid kärbsetel sälgud.

Kuidas NOTCH2NL suurendab neuronite arvu

Sälgugeenid ulatuvad „sadade miljonite aastate taha“ ja „mängivad olulist rolli embrüonaalses arengus“, ütleb David Haussler, kes on UC Santa Cruzi biomolekulaarse tehnika professor ja esimese uurimustöö kaasautor.

"Leida," jätkab ta, "et inimestel on selle pere uus liige, kes on seotud aju arenguga, on äärmiselt põnev."

Uurijad leidsid, et ainuüksi inimesele mõeldud NOTCH2NL geenidel näib olevat võtmeroll inimese ajukoores, mis on arenenud kognitiivsete võimete, nagu arutluskäik ja keel, asukoht.

Geenid avalduvad tugevalt koore närvistüvirakkudes ja viivitavad nende küpsemist konkreetseteks rakutüüpideks.

Selle viivituse tagajärjel koguneb suurem tüvirakkude kogum, mis omakorda viib aju arengu käigus tootma rohkem neuroneid.

Geenid suurendavad signaaliülekannet arengu käigus

NOTCH2NL geenid asuvad inimese genoomi piirkonnas - "1. kromosoomi pikas käsivarres" -, mida on seostatud mitmete neurodevelopmentaalsete häiretega, nagu autism, mikrotsefaalia, makrotsefaalia ja skisofreenia.

Mõned häired on seotud DNA suurte osade dubleerimisega ja mõned on deletsioonidega. Neid tuntakse koondnime all “1q21.1 kustutamise / dubleerimise sündroomid”.

Notchi geeniperekonna kodeeritud valgud tegelevad signaalimisega rakkude sees ja ka rakkude vahel.

Paljud neist signaalidest suunavad tüvirakkude saatust - näiteks diferentseerumiseks ajurakkudeks või südamerakkudeks - paljudes kehaosades.

Teadlased leidsid, et NOTCH2NL geenid kodeerivad valke, mis “võimendavad” Notchi signaalimist.

"Punktiline signaalimine," selgitab uuringu kaasautor dr Sofie R.Salama, kes on UC Santa Cruzi biomolekulaarse inseneri teadur, "oli juba teada, et see on arenevas närvisüsteemis oluline".

"Tundub, et NOTCH2NL võimendab Notchi signaalimist, mis viib närvirakkude tüvirakkude suurenenud proliferatsioonini ja viivitab närvi küpsemisega," lisab ta.

DNA kopeerimisvead

Dr Salama juhib siiski tähelepanu sellele, et geenid on vaid osa palju suuremast protsessist, mis kontrollib inimese ajukoore arengut: nad ei toimi "vaakumis".

Nad tulid mängu "inimarengu provokatiivsel ajal". Samuti leidis ta koos kolleegidega, et geenid on seotud arenguhäiretega.

Näib, et meie esivanematel ilmnenud „DNA kopeerimisvead“, mis põhjustasid NOTCH2NL geenid, on sarnast tüüpi kui need, mis põhjustavad 1q21.1 deletsiooni / dubleerimise sündroomi korral neuroloogilisi häireid.

Tavaliselt juhtuvad vead kromosoomide asukohtades, millel on pikad DNA järjestused, mis on peaaegu identsed.

"Need peaaegu identsed DNA pikad segmendid võivad segada replikatsioonimehhanismi ja põhjustada genoomis ebastabiilsust," selgitab prof Haussler.

Paradoksaalsel kombel näib, et geenide dubleerimise protsess 1. kromosoomi piirkonnas, mis andis meile suurema aju, võib olla vastutav ka selle eest, et meid 1q21.1 deletsiooni / dubleerimise sündroomi suhtes haavatavaks muudetakse.

Sekveneerimisvahendeid kasutades leidsid teadlased tänapäeva inimestelt kaheksa NOTCH2NL versiooni ja kahtlustavad, et neid on veel avastada.

Iga NOTCH2NL versioon varieerub oma DNA järjestuse osas veidi, kuid mis mõju on ikkagi saladus.

Geenid näitasid laboris kasvatatud rakkudes testimisel peeneid erinevusi. Dr Salama ütleb, et nende erinevuste tähenduse väljaselgitamiseks on siiski veel palju tööd teha.