Американские исследователи обнаружили, что у людей с болезнью Альцгеймера меняется трехмерная укладка генома в некоторых клетках мозга. Это ранее малоизученное явление может указать на новые подходы к лечению заболевания, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.
Команда из Университета Карнеги–Меллона, Питтсбургского и Вашингтонского университетов проанализировала посмертные образцы префронтальной коры головного мозга. В работе использовался комплексный подход: технологии одноклеточного анализа, позволяющие одновременно оценить активность генов и контакты внутри генома, пространственное картирование тканей мозга и новая модель глубокого обучения.
Геном в ядре клетки представляет собой не прямую нить ДНК, а сложную трехмерную структуру. От того, как она уложена, зависит, какие гены будут активны. Ученые выяснили, что при болезни Альцгеймера эта структура нарушается. В частности, стираются границы между активными и неактивными участками генома, которые в норме четко разделены. Также ослабевают взаимодействия между соседними областями ДНК, но усиливаются контакты между удаленными друг от друга сегментами.
Эти изменения в пространственной организации генома коррелируют со снижением активности генов, отвечающих за работу нейронов и синаптических связей. Кроме того, зафиксированы нарушения в клеточном метаболизме, реакциях на стресс и признаки старения в микроглии – иммунных клетках мозга.
Результаты исследования ставят изменения в структуре хроматина (комплекса ДНК и белков) в один ряд с такими известными признаками болезни Альцгеймера, как накопление амилоидных бляшек и тау-белка. Это добавляет новый уровень к пониманию молекулярных механизмов заболевания. В дальнейшем ученые планируют выяснить, могут ли выявленные структурные изменения напрямую влиять на развитие болезни и стать мишенью для новых терапевтических препаратов.
