Ekspresja genów w mózgu osoby dorosłej
O aktywności neuronalnej decyduje złożona współzależność sygnałów pośród komórek różnego typu, która potencjalnie zmienia się podczas rozwoju. W celu zarysowania sieci neuronowej musimy zrozumieć, w jaki sposób przebiega regulacja dużych zespołów neuronalnych, a także pojąć potencjalne różnice i podobieństwa w ekspresji genów pomiędzy nimi. Celem finansowanego ze środków UE projektu "Genomika funkcjonalna dorosłego i rozwijającego się mózgu" (NFG) było zidentyfikowanie i scharakteryzowanie aktywności funkcjonalnej komórek i sieci nerwowych, a także zrozumienie, w jaki sposób są one zorganizowane na poziomie komórkowym i molekularnym we wzorcach ekspresji genowej. W projekcie skupiono się na receptorach zmysłowych (wzrokowych i węchowych) oraz korowych (hipokamp i kora neopalialna). Przy wykorzystaniu metody laserowego pozyskiwania mikroskrawków (LCM), zespół naukowców zdołał wyizolować fotoreceptory i wyhodowane komórki siatkówki oraz przeanalizować ich profil molekularny przy użyciu mikromacierzy ekspresji genów. We wszystkich przeanalizowanych komórkach, zespół NFG zaobserwował stałą regulację w górę trzech genów, o których wiadomo, że są zaangażowane w przetwarzanie energii świetlnej (arestyny (SAG), aktywatora cyklazy guanylowej 1a (Guca1a) oraz aktywatora cyklazy guanylowej 1b (Guca1b)). Uznano, że regulacja w górę tych genów wpływa na składnik adaptacji do światła pojawiający się po godzinach ekspozycji na światło. Testy funkcjonalne na zwierzętach ujawniły, że przedłużona ekspozycja na miarowe światło wywołuje częściowe odzyskanie prądu ciemnego po około dwóch godzinach. Skojarzono to ze zmianami w ekspresji genów, które zmieniły kaskadę sygnałową przetwarzania energii świetlnej i adaptacji do światła. Dodatkowo partnerzy projektu NFG scharakteryzowali różne klasy neuronów korowych pod kątem ich fenotypów elektrofizjologicznych i aktywności korowej. W szczególności odkryli, że gen Pax6 zaangażowany był w utrzymanie komórek macierzystych kory neopalialnej oraz przygotowanie do neuronalnej ekspresji genów. Podsumowując, w projekcie NFG uzyskano szeroki zakres danych na temat ekspresji genów w pojedynczych grupach komórek nerwowych, dostarczając podstawowej wiedzy na temat sposobu, w jaki określone profile molekularne przekładają się na aktywność neuronalną. Wyniki są obiecujące dla przyszłych zastosowań w technologii genetycznej w dziedzinie neurobiologii.
