Epigenomik „Karte“ hilft vorherzusagen, Nervenzellen‘ Fähigkeit, sich zu regenerieren nach einer Verletzung

Eine Imperial-led-Studie hat neue Einblicke in die biologischen Prozesse, die bestimmen, Nervenzellen‘ Fähigkeit, sich zu regenerieren nach einer Verletzung.

Die Studie, heute veröffentlicht in Nature Neuroscience, wirft ein neues Licht auf, warum Nervenzellen in unserem peripheren Nervensystem regenerieren kann, die Verletzung folgt, dass diejenigen, die finden Sie in unserem zentralen Nervensystem (ZNS) nicht.

Bei der Zuordnung der biologischen Prozesse, die schalten Gene „on“ und „off“ (Epigenetik), so dass die peripheren Nervenzellen, sich zu regenerieren, die Forschung identifiziert potenzielle Ziele für die Steigerung der regeneration und Erholung des ZNS. Mit einem machine-learning-Ansatz, die Ergebnisse auch zeigen, wie diese spezifische epigenetische Marker können verwendet werden, um vorherzusagen, regeneration nach Verletzungen.

Epigenetische Erforschung

Die bisherige Forschung hat gezeigt, dass die Nervenzellen die Fähigkeit zur Regeneration im peripheren Nervensystem zum Teil hängt die Aktivierung der gen-Transkription. Dieser wichtige Prozess, das führt zu die Synthese von neuen Proteinen, ist wiederum beeinflusst durch das Ausmaß, zu dem chromatin—eine Masse von Erbgut aus DNA und Proteinen—verdichtet in Zellen. Wenn das chromatin ist dicht gepackt, die Gene sind abgeschottet von den molekularen Mechanismen, die die Aktivierung der Transkription.

In dieser Studie, die Forscher von der Di Giovanni Lab am Imperial set zu verstehen, die verschiedenen biologischen Prozessen, Regeln chromatin-Verdichtung. Das team konzentrierte Ihre Analyse auf ein spezifisches Netzwerk von Nervenzellen, bekannt als der spinalganglien, die sowohl das zentrale und periphere Nervensystem. Dies erlaubte dem team zu vergleichen, welche molekularen Ereignisse waren, oder wurden nicht ausgelöst werden bei entweder die Seite nach einer Verletzung der Nervenzellen.

Das finden der Flaggen

Die Ergebnisse der Studie bestätigen, dass das chromatin spielt eine entscheidende Rolle bei der Nerven-Zellen, mit der Fähigkeit zur Regeneration nach Verletzungen. Das team beobachtet, dass nach einer Schädigung in das periphere Nervensystem, das chromatin ist „offen“ und ermöglicht die gen-Transkription stattfinden, die anschließend führt zu regeneration. Umgekehrt, im ZNS, die chromatin in einen „gesperrten“ Zustand nach Verletzung.

Die Forscher fanden heraus, dass dieser Unterschied wurde untermauert durch die Anwesenheit von spezifischen epigenomik „flags“, die gesehen werden könnte, in der das chromatin von Nervenzellen nach einer Schädigung des peripheren Nervensystems, so dass es weniger kompakt. Durch Kontrast, diese flags wurden, fehlen in den Nervenzellen beobachtet, die im ZNS nach einer Verletzung.

Das team entwickelte auch machine-learning-algorithmen, die zeigten, dass die epigenetischen Marker gehen einige Weg, um vorherzusagen, Veränderungen in der Genexpression im folgenden Nervenzelle Verletzungen und, im Gegenzug, die Nervenzellen die Fähigkeit, sich zu regenerieren.

Die nächsten Schritte

Die Kommentare auf der breiteren Auswirkungen der Studie der erste Autor Dr. Ilaria Palmisano, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Imperial Abteilung von Neurologie in der Abteilung der Neurowissenschaften, sagte: „Diese Studie zeigt, dass, wenn wir wollen fördern die axonale regeneration, wir müssen herausfinden, Werkzeuge zu ‚öffnen‘, das chromatin, im Hinblick auf die Förderung der Aktivierung der Genexpression erforderlich für eine erfolgreiche regeneration.“

„In unserer Studie haben wir festgestellt, die spezifische genomische Orte, in denen wir dies möglich machen. Wir haben vorgeschlagen, einige chromatin-Regulatoren, die wir vielleicht aktivieren, die in der Zukunft um dieses Ziel zu erreichen.“

Sie fügt hinzu: „Die Einschränkungen dieser Studie sind, dass es nicht zur Lösung der Heterogenität der zellulären Reaktion auf eine Verletzung an der Einzel-Zell-Ebene.“