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O atlas novo do cérebro do rato fornece a introspecção em como os genes trabalham no córtice cerebral

A colaboração de NIH-Oxford pode oferecer indícios em doenças de cérebro humano

Um atlas novo da expressão genética no cérebro do rato fornece a introspecção em como os genes trabalham na parte exterior do cérebro chamado o córtice cerebral. Nos seres humanos, o córtice cerebral é a parte a maior do cérebro, e a região responsável para a memória, a percepção sensorial e a língua.

Os ratos e os povos compartilham de 90 por cento de seus genes assim o atlas, que é baseado no estudo de ratos normais, de configurações uma fundação para os estudos futuros de modelos do rato para doenças humanas e, eventualmente, da revelação dos tratamentos. Os pesquisadores do instituto de investigação nacional do genoma humano (NHGRI), parte dos institutos de saúde nacionais, e da universidade de Oxford no Reino Unido, publicaram uma descrição do atlas novo no neurônio do jornal do 25 de agosto de 2011. O estudo descreve a actividade de mais de 11.000 genes nas seis camadas de neurónios que compo o córtice cerebral.

“Este estudo mostra a potência de tecnologias genomic para fazer descobertas inesperadas sobre a biologia básica da vida,” disse o director Eric D. Verde de NHGRI, M.D., Ph.D. “que o cérebro é nosso órgão mais complexo. Até que nós compreendermos como se constrói e como funciona baseado em nosso modelo genético, nós estaremos impedidos em manter o cérebro saudável ou em tratar suas doenças terríveis.”

Para traçar a actividade de gene em todas as seis camadas do córtice cerebral do rato, a equipa de investigação micro-dissecou primeiramente os cérebros de oito ratos adultos, separando as camadas do córtice. Refinaram então RNAs processado, incluindo o RNA de mensageiro, de cada camada cortical.

A pilha cria o RNA de mensageiro (mRNA) quando os genes estão ligados e o código do ADN está lido para fora para fazer proteínas. A presença de um mRNA indica que um gene está girado sobre, e a quantidade de mRNA mostra a extensão a que o gene é activo.

Para determinar que genes foram girados e a que extensão, os pesquisadores usaram uma tecnologia arranjando em seqüência relativamente nova chamou RNA-segs. A técnica depende de duas etapas. A primeira cópia dos pesquisadores processou o RNA em um formulário do ADN, e arranja em seqüência então o ADN resultante em um de segunda geração, ADN que arranja em seqüência o instrumento. A série de dados maciça resultante deve então ser analisada por um conjunto de computadores para determinar que genes foram girados sobre nos neurónios e a que extensão.

Os colaboradores internacionais fizeram o atlas novo livremente disponível em http://genserv.anat.ox.ac.uk/layers.

Determinando a actividade de gene em cada camada, os pesquisadores acreditam que será possível conectar a anatomia do cérebro, a genética e os processos da doença com a maior precisão. A equipa de investigação encontrou que mais do que a metade dos genes expressados no córtice cerebral do rato mostraram níveis diferentes de actividade em camadas diferentes. Ponto destas diferenças às áreas onde os genes específicos jogam papéis importantes.

“Nós encontramos que os genes associados com algumas doenças humanas eram mais activos em determinadas camadas. Por exemplo, nós detectamos os genes associados previamente com a doença de Parkinson na camada cinco e a doença de Alzheimer nas camadas dois e três. Estas são correlações, não necessariamente causais, mas sugerem sentidos para a pesquisa futura,” disse T. Grant Belgard, autor principal do papel e de um companheiro de NIH-Oxford no ramo da tecnologia do genoma de NHGRI. “Conhecendo o teste padrão detalhado da expressão de todos os genes no córtice e como este os ajustes na arquitetura total do cérebro nos ajudarão a compreender como os genes actuam junto para sustentar as pilhas e os circuitos que são a base do comportamento e da doença.”

Usando a técnica, os pesquisadores detectaram uma disposição vasta de noncoding RNAs. Estes são RNAs produzido do ADN que não codificam proteínas, mas jogam provavelmente um papel crítico em genes de regulamento e em processos biológicos de controlo. Alguma destes era activa em camadas específicas, e muitos não tinham sido descobertos previamente.

O estudo igualmente promove demonstrou a importância da alternativa que emenda na função do gene dentro do cérebro. O RNA de mensageiro inclui os segmentos chamados os exons que podem ser costurados junto em maneiras diferentes de produzir uma mensagem madura que a pilha se use para produzir proteínas. O processo de emenda alternativo permite que um único gene produza muitas proteínas diferentes que podem ter funções diferentes em pilhas diferentes ou em horas diferentes na vida de uma pilha.

Muitos genes alternativamente emendados mostraram distribuições diferentes dos formulários alternativos entre camadas. Isto inclui o gene Mtap4, cuja a actividade é alterada na doença de Alzheimer.

No próximo ano, Belgard e outro serão envolvidos em um esforço para replicate o atlas do cérebro do rato para partes do cérebro humano.