תהליכים אפיגנטיים מאפשרים לסוגי תאים שונים לצאת מגנום בודד. לאורך הפיתוח, תאים מתמיינים ורוכשים מאפיינים ברורים על ידי ביטוי אותו גנום בדרכים שונות. עם זאת, היבט פחות ידוע בתהליך זה הוא האופן שבו תאים שומרים על זהותם הייחודית לאורך זמן. מחקר בראשות המעבדה למנגנוני תעתיק ואפיגנטי של גמישות עצבית, בראשות אנג'ל ברקו במכון למדעי המוח, מרכז משותף של המועצה הלאומית למחקר ספרדית (CSIC) ואוניברסיטת מיגל הרננדז (UMH) באלצ'ה, קבע כי החלבון Kdm1a ממלא תפקיד מכריע בשימור זהות הנוירונים.
נוירונים הם תאים בעלי מבנה גרעיני מאוד מסוים מכיוון שברגע שהם נוצרים במהלך ההתפתחות הם לעולם לא מתחלקים שוב, וזו הסיבה שנוירונים צריכים לשמור על זהותם במדויק לאורך כל חייהם. "זהות ניתנת על ידי מה שנעשה ומה לא נעשה; ברמה האפיגנטית זה מתורגם לגנים שבאים לידי ביטוי, אבל גם לאלו שלא באים לידי ביטוי" מסביר אנחל ברקו.
תוצאות המחקר הזה, שפורסמו בכתב העת תקשורת טבע, להדגים שמחיקת Kdm1a בנוירונים במוח הקדמי בעכברים בוגרים מעוררת ביטוי של גנים שבדרך כלל לא אמורים לבוא לידי ביטוי בנוירונים, מה שפוגע בזהות הנוירונית. החוקרים אימתו כי בעכברים קשישים רגילים, יש הפעלה מתחילה של אותם גנים מדוכאים בעכברים שאיבדו Kdm1a, מה שמעיד על כך שההזדקנות הטבעית משחזרת את אותם פגמים כמו היעדר Kdm1a, אם כי בקנה מידה קטן יותר. הם גילו שביטול חלבון זה מאיץ הזדקנות נוירונים ברמה אפיגנטית ומשנה את שעתוק הגנים.
המומחים קשרו את הממצאים הללו לנתונים אנושיים על ידי שיתוף פעולה עם החוקר José Vicente Sánchez Mut, המוביל את המעבדה Functional Epi-Genomics of Aging ו- Alzheimer's Disease ב-IN. הם השתמשו במסד נתונים של אנשים בין 50 ל-80 ומצאו שישנה גם עלייה משמעותית בביטוי של חלק מהגנים השקטים האלה ככל שאנשים מתבגרים.
יתר על כן, עבודה זו מראה כי הפונקציה המדכאת של Kdm1a שומרת על ההפרדה בין גנים שאמורים לבוא לידי ביטוי ואלו שאמורים לשתוק באמצעות אפנון מבנה הכרומטין. ההפרדה ל"תאים" מאפשרת שמירה על הסדר לאורך כל אורך חיי הנוירון, דבר החיוני לשמירה על זהותו.
אנו יודעים שלהפרעה יכולה להיות השפעות מזיקות, הן בהזדקנות והן בנכות אינטלקטואלית, משום שהיא מטשטשת את המחסום בין מה שצריך לבוא לידי ביטוי ומה אסור".
ביאטריז דל בלנקו, המחבר הראשון של המאמר
כדי להבין את תפקידו של Kmd1a במידור, החוקרים ערכו ניסוי, בשיתוף עם Yijun Ruan, לשעבר מנהל מעבדת ג'קסון לרפואה גנומית, שבו השתמשו בטכניקה שמראה כיצד ה-DNA מתקפל בתוך גרעין התא, וכיצד הוא מאורגן בתלת מימד. נתונים אלו היו בניגוד לתמונות שהתקבלו באמצעות מיקרוסקופיה ברזולוציית על. שתי הגישות הצביעו על כך שחלק מהגנים המודחקים החלו לבוא לידי ביטוי מכיוון שהמחסומים התוחמים אזורים פעילים ובלתי פעילים של הכרומטין נחלשים לאחר אובדן Kdm1a.
המעבדה בהנחיית ברקו ב-IN חוקרת הפרעות נוירולוגיות נדירות הקשורות למוטציות בגנים המקודדים לווסתים אפיגנטיים. מוטציות בחלבון Kmd1a במהלך הפיתוח נקשרו להפרעת מוגבלות אינטלקטואלית נדירה ביותר המכונה חיך שסוע, עיכוב פסיכומוטורי, מאפייני פנים מובחנים ונכות אינטלקטואלית (תסמונת CPRF). אנחל ברקו מדגיש את החשיבות של חקר מחלות נדירות כדי להרחיב את גבולות הידע בתחום זה.
עבודה זו התאפשרה הודות למימון מסוכנות המחקר הספרדית-משרד המדע, החדשנות והאוניברסיטאות ו-Fundació la Marató de TV3, בין מקורות נוספים.
