Regulacja ekspresji genów w służbie neuronów
Topoisomeraza II beta (Top2ß), swoista dla ssaków, to enzym regulujący zwijanie DNA, umożliwiający późniejszą replikację, transkrypcję, kondensację chromosomów i segregację. Top2ß jest potrzebny do neurogenezy i ekspresjonowany w dużych ilościach wyłącznie w ostatecznie zróżnicowanych komórkach. Celem projektu "Funkcja topoizomerazy w regulacji genomu i epigenomu podczas różnicowania neuronów" (Toponeuronal) było zbadanie roli Top2ß w epigenetycznej regulacji różnicowania neuronów. W ramach tego finansowanego ze środków UE projektu wykorzystano system różnicowania komórek myszy in vitro. Badania wykazały, że zmiana ekspresji z Top2a na ß zachodzi podczas różnicowania neuronów komórek macierzystych w czasie przechodzenia, in vitro, ze stanu proliferacyjnego do postmitotycznego. Niedobór Top2ß nie zakłóca różnicowania na prekursorowe komórki nerwowe, ale powoduje przedwczesne obumieranie neuronów. Dalsze analizy wskazują, że Top2ß prawdopodobnie odgrywa rolę w kontrolowaniu ekspresji różnych genów, które mogą mieć istotne znaczenie dla ostatecznego różnicowania neuronów. Badania nad możliwą bezpośrednią interakcją Top2ß z chromatyną wykazały silną korelację z aktywną chromatyną H3K4me2. Naukowcom udało się także dowieść, że w przypadku neuronów Top2ß usuniętych metodą knockoutu, zwiększenie ekspresji genu Ngfr P75, gen docelowy Top2ß zwykle tłumiony przez ten enzym, odpowiada za degenerację neuronową. Wyniki doświadczeń potwierdzają wysuniętą przez zespół hipotezę, że Top2ß reguluje ekspresję genów docelowych, bezpośrednio modulując ich promotory. Fakty te wskazują, że Top2ß uczestniczy przede wszystkim w późniejszych etapach dojrzewania neuronów, a tym samym nie odgrywa znaczącej roli na wcześniejszych etapach różnicowania i neurogenezy. Dzięki odkryciu rozmieszczonych w całym genomie miejsc wiązania Top2ß, projekt Toponeuronal dostarczył nowych informacji na temat funkcji regulacyjnych topoizomerazy w komórkach postmitotycznych. Uczestnicy projektu zaproponowali w ten sposób model, w którym Top2ß funkcjonuje w aktywnych regionach kontrolujących genomu i odgrywa aktywną rolę w regulacji genów.
