Genomiczna architektura neuronalnych komórek macierzystych
Przez lata naukowcy byli przeświadczeni, że liczba komórek nerwowych jest stała i że jeśli dojdzie do ich uszkodzenia (np. w przebiegu choroby neurodegeneracyjnej), nie da się ich zastąpić. Odkrycie miltipotencjalnych komórek w mózgu dorosłych ssaków zrewolucjonizowało neurobiologię i otworzyło przed badaczami nowe możliwości leczenia chorób neurodegeneracyjnych. Poznanie biologii komórek macierzystych układu nerwowego (NSC) jest niezbędne do izolowania ich i manipulowania nimi. W ramach finansowanego przez UE projektu CISSTEM (Cis-regulatory logic of the transcriptional control in neural stem cells) badano NSC na poziomie transkrypcyjnym i epigenetycznym. W projekcie koncentrowano się na elementach regulatorowych cis, będących regionami niekodującego DNA odpowiadającymi za regulację transkrypcji okolicznych genów. Przyjęto podejście interdyscyplinarne, w którym przewidywano wyniki w modelowaniu komputerowym, a następnie walidowano je w doświadczeniach in vitro i in vivo na różnych kręgowcach. Analiza porównawcza sekwencji umożliwiła badaczom znalezienie, podzielenie na kategorie i opisanie sekwencji aktywnie działających w genomach różnych zwierząt: ryby, myszy, szczura, psa i człowieka. W projekcie CISSTEM zidentyfikowano obszary genomu aktywne czynnościowo w NSC poprzez bezpośrednie mapowanie obszarów nadwrażliwości na DNazę I. Naukowcy wykryli motywy występujące z dużą częstością w proksymalnych i dystalnych elementach otaczających geny ulegające ekspresji w NSC. Stworzony bioinformatyczny interfejs przeglądarki genomu objął potencjalne elementy regulatorowe i wyniki badań nad uzyskaniem lub utratą funkcji przez czynniki transkrypcyjne. W projekcie CISSTEM zwalidowano elementy działające jako wzmacniacze transkrypcji w kulturach różnych komórek nerwowych, organotypowych hodowlach skrawkowych i transgenicznych modelach zwierzęcych. Tak wnikliwe zbadanie elementów DNA, które kierują ekspresją genów charakterystyczną dla NSC, pozwala dużo lepiej zrozumieć regulację procesów w tych komórkach. W ramach projektu CISSTEM przeprowadzono wnikliwą interpretację czynnościową i porównawczą wyników badań genomicznych oraz udostępniono te dane w postaci przeglądarki. Dane te umożliwią kontynuowanie badań, a w dalszej perspektywie przyczynią się do nowych odkryć w dziedzinie neurogenezy.
Słowa kluczowe
Neuronalne komórki macierzyste, regulatory cis, kontrola transkrypcji, bioinformatyka, neurogeneza
