Search
Study: Divergent landscapes of A-to-I editing in postmortem and living human brain. Image Credit: steph photographies/Shutterstock.com

הבדלים מרכזיים בעריכת RNA נמצאו בין נתיחה שלאחר המוות למוח חי

במחקר שנערך לאחרונה ב תקשורת טבעבחנו החוקרים את עריכת הנוקלאוזיד של אדנוזין לאינוזין (A-to-I) של נתיחה שלאחר המוות ורקמות קליפת מוח פרה-פרונטליות חיות.

חוקרים גילו שרמות עריכת ה-RNA היו גבוהות משמעותית ברקמת המוח שלאחר המוות בהשוואה לרקמה חיה. אלכסנדר וו. צ'רני, MD, PhD, מחבר בכיר שותף של המחקר ופרופסור חבר לפסיכיאטריה, מדעי גנטיקה וגנומיים, מדעי המוח ונוירוכירורגיה באיכאן הר סיני ומנהיג שותף של פרויקט המוח החי, אמר: "הבנת ההבדלים הללו עוזר לשפר את הידע שלנו על תפקוד המוח והמחלות דרך עדשת השינויים לעריכת RNA, שיכולים להוביל לגישות אבחנתיות וטיפוליות טובות יותר."

מחקר: נופים שונים של עריכת א-לאני בנתיחה שלאחר המוות ובמוח אנושי חי. קרדיט תמונה: steph photographies/Shutterstock.com

רקע כללי

מחקר עדכני על שינויים מולקולריים בתגובה לחשיפה לאיסכמיה עזר לנו לתפוס את עריכת אדנוזין לאינוזין בתוך מוח היונקים. רקמת מוח טרייה מתורמים אנושיים חיים מאפשרת בדיקה מדויקת יותר על ידי ביטול הבלבול של ניתוח רקמות לאחר המוות.

עריכת אדנוזין לאינוזין היא קריטית לתפקוד מערכת העצבים המרכזית, ושליטה לא נכונה עלולה לגרום למחלות נוירולוגיות. חומצה Deoxyribonucleic (DNA) יציבה לאורך תקופות ארוכות שלאחר המוות, אך חומצה ribonucleic (RNA) פגיעה יותר. ההבחנה בין רקמות מערכת העצבים המרכזית החיה לרקמות שלאחר המוות (CNS) היא קריטית להבנת מחלות מוח והזדקנות.

לגבי המחקר

המחקר הנוכחי חקר שינויים בעריכת אדנוזין לאינוזין בחיי אדם ובקליפת המוח הקדם-מצחית שלאחר המוות (DLPFC).

החוקרים הציעו שתגובות מולקולריות לחשיפת איסכמיה ותגובות אימונולוגיות מולדות עשויות לשנות את נוף העריכה של אדנוזין לאינוזין במוח שלאחר המוות. באמצעות נתוני פרויקט המוח החי (LBP), הם חקרו את ההשפעה של רקמות שלאחר המוות לעומת רקמות DLPFC חיות על אלו פעילות עריכה. הם ניתחו נתונים גנטיים מ-164 פרטים חיים ו-233 דגימות DLPFC בהתאמה חלקית לאחר המוות. הם חישבו א אלו אינדקס עריכה (AEI) עבור כל מדגם מחקר.

החוקרים ערכו מחקר השוואה כלל-תעתיק כדי לקבוע כמה מהעולם כולו אלו וריאציה של עריכה מוסברת על ידי משתנים ביולוגיים וטכנולוגיים. הם ביצעו שני מחקרים נוספים כדי לחקור את ההשפעה של שינויים בפירוק PMI ו-RNA על אלו עריכה ברקמות חיות ואחרי המוות.

חוקרים חקרו עריכת RNA בדגימות DLPFC חיות ואחרי המוות, תוך ריצוף של 206,568 גרעינים בודדים מ-21 רקמות שלאחר המוות ו-31 רקמות חיות. הם גם יצרו בריכות פסאודו בתפזורת עבור כל סוג תא לכל תורם ובחנו דמינאזות אדנוזין הפועלות על ביטוי אנזים RNA (ADAR) ב-DLPFC מסוג חי לעומת DLPFC שלאחר המוות. הם קיטלגו אתרי RNA בעלי ביטחון גבוה תוך שימוש בשתי גישות משלימות לקריאת אתרים וקריטריונים נרחבים מבוססי זיהוי כדי למנוע תוצאות חיוביות שגויות.

החוקרים השתמשו בניתוח מערכי גנים (GSVA) ​​כדי לגלות מסלולים ביולוגיים שעשויים להסביר הטיות שלאחר המוות בעריכת RNA. הם חישבו ציונים של דגימה בודדת עבור 10,493 תהליכים ביולוגיים של גנים אונטולוגיים עבור כל דגימת RNA-seq בתפזורת ותכננו אותם כנגד ה-AEI כדי לגלות תהליכים ביולוגיים חזויים.

לאחר מכן, החוקרים חקרו RNA עריכת תכונות כמותיות (edQTLs) על ידי זיהוי פולימורפיזמים חד-נוקלאוטידים (SNPs) שעלולים לשנות את רמות העריכה של אדנוזין לאינוזין ב-195 רקמות מסוג שלאחר המוות ו-155 רקמות DLPFC חיות. הם ערכו שני מחקרי cis-edQTL כדי להתאים את רמות העריכה של אדנוזין לאינוזין ל-SNPs וניתוח אינטראקציה לבחינת השפעות תלויות הקשר ברקמות חיות ואחרי המוות.

תוצאות

המחקר מצא שינויים ניכרים בדפוסי העריכה של אדנוזין לאינוזין בין מוחות חיים לאחר המוות, במיוחד בתאים שאינם עצביים. הצוות ציין אוניברסלי משופר אלו עריכה בקליפת המוח הקדם-מצחית של דגימות שלאחר המוות, עם AEI מוגבר משמעותית בהשוואה ל-DLPFC החי. הם מצאו רמות ADAR מוגברות, אדנוזין דמינאז RNA B1 (ADARB1) ו-ADARB2 מוגבר בקליפת המוח הקדם-מצחית שלאחר המוות. הגן ADAR מדורג 15ה' בין גנים שבא לידי ביטוי שונה בדגימות שלאחר המוות והיה קשור חזק ל-AEI.

ההבדלים בין נתיחה שלאחר המוות לרקמות חיות היוו את השונות הגדולה ביותר ב אלו עריכה (72%). יחד עם זאת, גורמים מבוססים אחרים, כמו אבחון רפואי, בנקאות מוח, חזוי אחוזי תאי עצבים, שלמות RNA (RIN) ומרווחי לאחר המוות ממושכים (PMI), הסבירו את הפחות. החקירות המשניות שלאחר המוות חשפו קשרים צנועים בין PMI ל-AEI, מה שמצביע על כך ש-PMI ממושך לא יגרום לעלייה אלו עריכה ברקמות שלאחר המוות.

המחקר גילה 193,195 אתרי עריכה לדגימה ב-DLPFC חי ו-295,343 אתרים על פני רקמות שלאחר המוות, מה שמצביע על עריכת RNA בתיווך ADAR. האתרים היו A-to-I, ממופים ל אלו אלמנטים, היו ידועים, היו בעלי רמות עריכה צנועות, ולעתים קרובות מופו לאינטרונים ו-3′ UTR.

הצוות גם מצא ייצוג יתר ניכר של אתרי LIV-PM, שהיוו 15-31% מכלל אתרי A-to-I ובעלי רמות עריכה גבוהות. בסך הכל, 1,688 פעילויות ביולוגיות היו מנבאים חיוביים של גלובלית אלו עריכה, עם גנים הקשורים לתהליכים אלה המבדילים בין דגימות חיים לבין דגימות שלאחר המוות וחיזוי חזק של שינויים ב-AEI.

סיכום

הממצאים מצביעים על כך שתגובות ביולוגיות מוקדמות לתמותה אנושית, כגון איתות IFN-γ והיפוקסיה, מגבירים את הביטוי של ADAR ו-ADARB1, וכתוצאה מכך לעלייה מתואמת בעריכת אדנוזין לאינוזין בכל התעתיק. רקמות המוח שלאחר המוות מציגות ביטוי מוגבר של ADAR ו-ADARB1 ועריכה נרחבת של אדנוזין לאינוזין בהשוואה ל-DLPFC חי.

המחקר מציג גישה חדשה לתעדוף אתרים קריטיים לתפקוד המוח. זה מראה וריאציות גנטיות עם השפעות שונות על רמות עריכת אדנוזין לאינוזין בנתיחה שלאחר המוות וב-DLPFC חי. אתרים מוטיים מסוג חיים נמצאים בשפע באתרי A-to-I, המראים שליטה מרחבית קפדנית במהלך התפתחות המוח וקשורים למחלות נוירולוגיות.

דילוג לתוכן