Исследователи Медицинского университета Южной Каролины (MUSC) идентифицировали ключевой генетический механизм, который помогает мозгу адаптироваться к эмоциональным переживаниям, что может открыть путь к лечению психиатрических расстройств с использованием РНК.
Это открытие, опубликованное в Ciencia, проливает свет на генетические процессы, влияющие на то, как эмоциональные переживания могут приводить к долговременным изменениям в поведении.
Команда, возглавляемая доктором Макото Танигачи, доктором Кристофером Коуэном и Роз-Мари Акики, сосредоточила свои исследования на понимании того, как эмоциональные переживания, такие как хронический стресс и употребление наркотиков, вызывают изменения в поведении со временем. Их результаты предполагают, что конкретная генетическая структура, «сэндвич» РНК:ДНК, играет основополагающую роль в этих адаптациях.
«Мы надеемся получить лучшие знания о том, как изменения в мозге могут приводить к дисфункциональным изменениям в поведении», - сказал Коуэн. «Мы также можем улучшить наше фундаментальное понимание того, как работает мозг и как эмоции и эмоционально значимые переживания помогают формировать мозговые цепи».
В центре их открытия находится тип длинной некодирующей РНК (lncRNA), известный как длинная некодирующая РНК-усилитель (Inc-eRNA), который взаимодействует с регуляторной областью генов, чтобы образовать структуры, называемые R-петлями. Эти R-петли помогают контролировать активацию генов, собирая ключевые регионы гена (усилитель и промотор), позволяя ему реагировать на внешние эмоциональные стимулы.
Команда сосредоточилась на гене NPAS4, который играет роль в стрессе, индуцирующем анедонию (неспособность испытывать удовольствие), и рецидиве, индуцированном наркотиками. Их исследование раскрывает первые доказательства того, что R-петли имеют решающее значение для регулирования таких генов, как NPAS4 в ответ на эмоциональные переживания, предоставляя новые знания о том, как эти переживания влияют на поведение.
«Собирая усилитель и промотор в пространстве и времени, R-петли, похоже, облегчают их взаимодействие и стимулируют реакцию для активации гена», - сказал Коуэн.
Исследователи использовали предклиническую модель мышей для проверки своей гипотезы. Они обнаружили, что блокирование образования R-петлей в гене NPAS4 значительно снижало поведение поиска кокаина в ядре аккомбенс мозга и предотвращало стресс-индуцированную анедонию, когда она манипулировалась в префронтальной коре. Эти результаты предполагают, что R-петли в гене NPAS4 имеют решающее значение для адаптации мозга к эмоциональным переживаниям, влияя на поведение, связанное с употреблением веществ и расстройствами настроения. «Необходима перемена в генетической основе того, как все работает, что транскрибируется, что формируется в клетке для формирования более сильных нейронных цепей, которые лежат в основе поведения», - сказала Акики.
Исследователи также отметили, что эти R-петли высоко консервативны среди всех видов, что указывает на их эволюционную значимость. Их работа предполагает, что R-петли могут играть более широкую роль в том, как нейронные цепи адаптируются к стимулам, аналогично их функции в иммунной системе, где они помогают развивать иммунитет. «Мы обнаружили, что нейроны, подобно иммунным клеткам, могут реагировать на стимул, образуя R-петлю», - объяснила Акики.
Конечная цель команды - исследовать, насколько широко распространен этот генетический механизм в различных областях мозга и могут ли его изменения способствовать психиатрическим расстройствам. «Это новый способ думать о том, как могут активироваться гены», - сказал Коуэн.
Это открытие не только улучшает наше понимание реакции мозга на эмоциональные переживания, но также имеет потенциал к разработке терапии на основе РНК, которая может быть применена в лечении психиатрических расстройств.