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Il nuovo atlante del cervello del mouse fornisce la comprensione in come i geni funzionano in corteccia cerebrale

La collaborazione diNIH-Oxford può offrire le bugne nelle malattie di cervello umano

Un nuovo atlante di espressione genica nel cervello del mouse fornisce la comprensione in come i geni funzionano nella parte esterna del cervello chiamato la corteccia cerebrale. In esseri umani, la corteccia cerebrale è la più grande parte del cervello e la regione responsabile della memoria, della percezione sensoriale e del linguaggio.

I mouse e la gente dividono finalmente 90 per cento dei loro geni così l'atlante, che è basato sullo studio sui mouse normali, sulle disposizioni le fondamenta per gli studi futuri sui modelli del mouse per le malattie umane e, sullo sviluppo dei trattamenti. I ricercatori dall'istituto di ricerca nazionale del genoma umano (NHGRI), parte degli istituti della sanità nazionali e dall'università di Oxford nel Regno Unito, hanno pubblicato una descrizione di nuovo atlante nel neurone del giornale del 25 agosto 2011. Lo studio descrive l'attività di più di 11.000 geni nei sei livelli di cellule cerebrali che compongono la corteccia cerebrale.

“Questo studio mostra la potenza delle tecnologie genomiche per la fabbricazione delle scoperte inattese circa la biologia di base di vita,„ ha detto Direttore Eric D. Green, M.D., Ph.D. di NHGRI “che il cervello è il nostro organo più complesso. Finché non capiamo come è costruito e come funziona basato sul nostro materiale genetico, saremo ostacolati nella conservazione del cervello sano o nell'occuparci delle sue malattie terribili.„

Per mappare l'attività di gene in tutti e sei i livelli della corteccia cerebrale del mouse, il gruppo di ricerca in primo luogo micro-ha diviso i cervelli di otto mouse adulti, separanti i livelli della corteccia. Poi hanno depurato RNAs elaborato, compreso il RNA messaggero, da ogni livello corticale.

La cella crea il RNA messaggero (mRNA) quando i geni sono inseriti ed il codice del DNA è letto fuori per fare le proteine. La presenza di mRNA indica che un gene è acceso e la quantità di mRNA mostra le dimensioni a cui il gene è attivo.

Per determinare quali geni sono stati accesi e fino a che punto, i ricercatori hanno usato una tecnologia d'ordinamento relativamente nuova chiamata RNA-seguente. La tecnica dipende da due punti. La prima copia dei ricercatori ha trasformato il RNA in un modulo di DNA e poi ordina il DNA risultante su un di seconda generazione, DNA che ordina lo strumento. L'insieme di dati massiccio risultante deve poi essere analizzato da un cluster dei computer per determinare quali geni sono stati accesi nelle cellule cerebrali e fino a che punto.

I collaboratori internazionali hanno messo a disposizione il nuovo atlante liberamente a http://genserv.anat.ox.ac.uk/layers.

Determinando l'attività di gene in ogni livello, i ricercatori ritengono che sia possibile connettere l'anatomia del cervello, la genetica ed i trattamenti di malattia con maggior precisione. Il gruppo di ricerca ha trovato che più della metà dei geni espressi nella corteccia cerebrale del mouse hanno mostrato i livelli differenti di attività in livelli differenti. Punto di queste differenze alle aree dove i geni specifici svolgono i ruoli importanti.

“Abbiamo trovato che i geni connessi con alcune malattie umane erano più attivi in determinati livelli. Per esempio, abbiamo individuato i geni precedentemente connessi con la malattia del Parkinson in livello cinque ed il morbo di Alzheimer in livelli due e tre. Queste sono correlazioni, non necessariamente causali, ma suggeriscono le direzioni per la ricerca futura,„ ha detto T. Grant Belgard, autore principale del documento e di un collega diNIH-Oxford nel ramo della tecnologia del genoma di NHGRI. “Conoscendo il reticolo dettagliato dell'espressione di tutti i geni nella corteccia e come questo le misure nell'architettura globale del cervello ci aiuteranno a capire come i geni agiscono insieme per sostenere le celle ed i circuiti che sono alla base del comportamento e della malattia.„

Facendo uso della tecnica, i ricercatori hanno individuato una vasta schiera di noncoding RNAs. Questi sono RNAs prodotto da DNA che non codificano le proteine, ma probabilmente svolgono un ruolo critico in geni di regolamentazione e nei trattamenti biologici gestenti. Alcuni di questi erano attivi in livelli specifici e molti precedentemente non erano stati scoperti.

Lo studio egualmente avanza ha dimostrato l'importanza di splicing alternativo nella funzione del gene all'interno del cervello. Il RNA messaggero comprende i segmenti chiamati esoni che possono essere cuciti insieme nei modi diversi di produrre un messaggio maturo che la cella usa per produrre le proteine. Il trattamento di splicing alternativo permette che un singolo gene produca molte proteine differenti che possono avere funzioni differenti in celle differenti o ai tempi differenti nella vita delle cellule.

Molti geni alternativamente impiombati hanno mostrato le distribuzioni differenti dei moduli alternativi fra i livelli. Ciò include il gene Mtap4, di cui l'attività è alterata nel morbo di Alzheimer.

L'anno prossimo, Belgard ed altri saranno compresi in uno sforzo per ripiegare l'atlante del cervello del mouse per le parti del cervello umano.