Naukowcy identyfikują koniugujące transpozony w mózgu człowieka
Naukowcy odkryli, że w mózgu człowieka znajduje się duża liczba tak zwanych "koniugujących transpozonów". Odkrycia wnoszą wiele do naszej wiedzy na temat rozwoju mózgu oraz indywidualności i mogą rzucić nowe światło na przyczyny chorób neurologicznych. Prace, których wyniki opublikowano w internetowym czasopiśmie Nature, zostały w części sfinansowane z grantu mobilności naukowej Marie Curie Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE. Koniugujące transpozony, znane również pod nazwą ruchomych elementów, to niewielkie części kwasu rybonukleinowego (DNA), które mogą wykorzystywać mechanizm "kopiuj i wklej", aby wprowadzać swoje duplikaty do innych części genomu. "Wiadomo, że te ruchome elementy są istotne u niższych organizmów, takich jak rośliny i drożdże, natomiast w przypadku ssaków są zasadniczo uznawane za pozostałości naszej przeszłości" - zauważył profesor Fred Gage z Instytutu Salka w USA. "Mimo to jest ich wyjątkowo dużo. Około 50% całego genomu człowieka składa się z pozostałości ruchomych elementów. Gdyby były to rzeczywiście śmieci, pozbywalibyśmy się ich." Do tej pory jedynymi komórkami człowieka, o których wiedziano, że przestawiają swoje geny były komórki układu immunologicznego. Komórki immunologiczne przestawiają geny, które kodują przeciwciała, aby komórka mogła wytwarzać różne przeciwciała potrzebne do rozpoznania szerokiego zakresu antygenów. Wcześniej profesor Gage wraz z zespołem odkrył, że ruchome części DNA zwane elementami LINE-1 (lub długimi elementami rozproszonymi 1) losowo zmieniają miejsce w genomie komórek mózgowych myszy. W ramach ostatnich badań, profesor starał się odkryć, czy to samo dzieje się w mózgu człowieka. Badania komórek mózgu człowieka, hodowanych na płytkach Petriego, sugerują, że tak właśnie może być. Zespół wyizolował DNA z próbek mózgu, wątroby i serca pobranych od dorosłych osób i porównał poziom aktywności LINE-1. Zgodnie z oczekiwaniami znacznie więcej kopii LINE-1 przypadających na jedną komórkę znajdowało się w komórkach mózgowych niż w komórkach wątroby czy serca tej samej osoby, od której pobrano próbki. "To dowód na to, że te elementy rzeczywiście skaczą w neuronach" - zauważa naczelna autorka artykułu, Nicole Coufal z Instytutu Salka. Dalsze badania wykazały, że genetyczny włącznik aktywujący elementy LINE-1 jest na stałe ustawiony w położeniu "wyłączony" w większości tkanek, podczas gdy w mózgu znajduje się z zasady w położeniu "włączony". "Być może to jest właśnie mechanizm odpowiedzialny za różnorodność układu nerwowego, która sprawia, że każda osoba jest niepowtarzalna" - zauważa profesor Gage. "W mózgu znajduje się 100 miliardów neuronów ze 100 trylionami połączeń, a ruchome części DNA mogą wyposażać poszczególne neurony w nieco odmienne zdolności." Naukowcy sugerują również, że ruchome elementy mogą odgrywać rolę w stymulowaniu ewolucji poprzez tworzenie większej różnorodności niż ta, jaka powstaje w czasie zwykłego podziału komórki z dokładnym kopiowaniem DNA. "To inny sposób patrzenia na różnorodność. Mózg żyje przez 80 lat w środowisku, które naciera na nas w sposób nieprzewidywalny, a ta cecha stanowi dodatkowy element przystosowalności" - stwierdza profesor Gage. "Istnienie tego dodatkowego poziomu złożoności ma sens." Odkrycia mogą również pogłębić naszą wiedzę na temat chorób neurologicznych, z których część może być wywoływana przez nieuregulowane koniugujące transpozony. Naukowcy zamierzają obecnie przyjrzeć się różnicom w aktywności koniugujących transpozonów u osób dotkniętych chorobami neurologicznymi.