Stwierdzono duże różnice w edycji RNA pomiędzy mózgiem pośmiertnym a mózgiem żywym

W niedawnym badaniu przeprowadzonym w Komunikacja przyrodniczaNaukowcy zbadali uwalnianie nukleozydów z adenozyny do inozyny (A-do-I) w żywej i pośmiertnej tkance kory przedczołowej.

Naukowcy odkryli, że poziom edycji RNA był znacznie wyższy w pośmiertnej tkance mózgowej niż w żywej tkance. „Zrozumienie tych różnic pomaga poszerzyć naszą wiedzę na temat funkcjonowania i chorób mózgu przez pryzmat modyfikacji mózgu” – powiedział dr Alexander W. Charney, współautor badania i adiunkt psychiatrii, nauk genetycznych i genomicznych, neurologii oraz operacji mózgu w szpitalu Icahn-Mount Sinai i współlider projektu Living Brain Project, który może zaowocować lepszymi podejściami diagnostycznymi i terapeutycznymi”.

tło

Niedawne badania nad zmianami molekularnymi w odpowiedzi na ekspozycję na niedokrwienie pomogły nam zrozumieć proces uwalniania adenozyny do inozyny w mózgu ssaków. Świeża tkanka mózgowa od żywych dawców ludzkich umożliwia dokładniejsze badanie, eliminując niejasności wynikające z pośmiertnej analizy tkanki.

Modyfikacja adenozyny do inozyny ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego, a niewłaściwa kontrola może prowadzić do chorób neurologicznych. Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) pozostaje stabilny przez długi czas po śmierci, ale kwas rybonukleinowy (RNA) jest bardziej podatny na ataki. Rozróżnienie między żywą i pośmiertną tkanką OUN ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia patologii mózgu i starzenia się.

O badaniu

Celem niniejszego badania było zbadanie zmian uwalniania adenozyny do inozyny w ludzkiej korze przedczołowej grzbietowo-bocznej (DLPFC) in vivo i pośmiertnie.

Naukowcy zasugerowali, że interakcje molekularne narażenia na niedokrwienie i wrodzone odpowiedzi immunologiczne mogą modyfikować krajobraz uwalniania adenozyny do inozyny w mózgu pośmiertnym. Korzystając z danych projektu Living Brain Project (LBP), zbadali wpływ tkanki pośmiertnej w porównaniu z żywą tkanką DLPFC na funkcjonowanie mózgu Cześć Edycja aktywności. Przeanalizowali dane genetyczne 164 żywych osób i 233 częściowo dopasowanych próbek pośmiertnych tylnej kory przedczołowej. Obliczyli Cześć Edytuj indeks (AEI) dla każdej próbki badawczej.

Naukowcy przeprowadzili badanie porównawcze na poziomie transkryptu, aby określić ilość globalnej transkrypcji Cześć Zmienność edycyjną wyjaśnia się zmiennymi biologicznymi i technologicznymi. Przeprowadzili dwa kolejne badania, aby zbadać wpływ zmian PMI i degradacji RNA na… Cześć Edycja w żywej tkance i sekcja zwłok.

Naukowcy badali edycję RNA w żywych i pośmiertnych próbkach DLPFC, sekwencjonując 206 568 pojedynczych jąder z 21 pośmiertnych i 31 żywych tkanek. Wygenerowali także półmacierze dla każdego typu komórek dla każdego dawcy i zbadali ekspresję RNA wpływającą na ekspresję RNA (ADAR) w żywych i pośmiertnych DLPFC. Zindeksowali miejsca RNA o wysokim stopniu pewności, stosując dwie uzupełniające się metody wywoływania miejsc i wszechstronne kryteria wykrywania, aby zapobiec fałszywym alarmom.

Naukowcy wykorzystali analizę wariancji zestawu genów (GSVA), aby odkryć szlaki biologiczne, które mogą wyjaśniać pośmiertne błędy w edycji RNA. Obliczyli indywidualne wyniki próbek dla 10 493 genetycznych procesów biologicznych dla każdej zbiorczej próbki RNA i wykreślili je w funkcji AEI, aby wykryć przewidywane procesy biologiczne.

Następnie badacze zbadali loci cech ilościowych (edQTL) edytujących RNA poprzez identyfikację polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (SNP), które mogą zmieniać poziomy edycji adenozyny na inozynę w 195 pośmiertnych tkankach DLPFC i 155 tkankach DLPFC in vivo. Przeprowadzili dwa badania cis-edQTL, aby dopasować poziomy edycji adenozyny do inozyny za pomocą SNP i analizy interakcji w celu zbadania zależnych od kontekstu skutków w tkankach żywych i pośmiertnych.

wyniki

Badanie wykazało znaczące zmiany we wzorcach uwalniania adenozyny do inozyny między żywymi i martwymi mózgami, szczególnie w komórkach nieneuronalnych. Zespół zauważył poprawę Cześć Naukowcy odkryli, że edycja danych w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej próbek pobranych pośmiertnie przy znacznie wyższych poziomach AEI w porównaniu z żywą grzbietowo-boczną korą przedczołową. Po śmierci odkryli podwyższony poziom ADAR, ADARB1 i ADARB2 w grzbietowo-bocznej korze przedczołowej. Gen ADAR zajął 15. miejsce na liście najważniejszych genów pośmiertnej grzbietowo-bocznej kory przedczołowej.^y Wśród genów ulegających różnej ekspresji w próbkach pośmiertnych były one silnie powiązane z AEI.

Różnice między tkankami pośmiertnymi a żywymi odpowiadają za większość różnic w… Cześć Redakcja (72%). Tymczasem inne dobrze znane czynniki, takie jak diagnoza medyczna, bankowość mózgu, przewidywana linia komórek neuronalnych, integralność RNA (RIN) i wydłużony okres pośmiertny (PMI), zostały najmniej wyjaśnione. Wtórne badania pośmiertne ujawniły skromne zależności między PMI i AEI, co sugeruje, że jest mało prawdopodobne, aby długotrwałe PMI powodowało zwiększone Cześć Edycja tkanki pośmiertnej.

W badaniu wykryto 193 195 miejsc edycji na próbkę w żywym DLPFC i 295 343 miejsc w tkance pośmiertnej, co sugeruje edycję RNA za pośrednictwem ADAR. Lokalizacje były od A do I i zostały naniesione na mapę Cześć Elementy były dobrze znane, poziomy edycji były skromne i często były mapowane na introny i 3’UTR.

Zespół stwierdził także znaczną nadreprezentację witryn LIV-PM, które stanowiły 15–31% wszystkich witryn typu „A do I” i charakteryzowały się wysokim poziomem redakcji. W sumie 1688 aktywności biologicznych było pozytywnymi predyktorami globalnych zmian Cześć Edycja, z genami związanymi z tymi procesami, odróżniającymi próbki żywe od próbek pośmiertnych i silnie przewidującymi zmiany w AEI.

Wniosek

Wyniki sugerują, że wczesne reakcje biologiczne na śmierć człowieka, takie jak sygnalizacja IFN-γ i niedotlenienie, zwiększają ekspresję ADAR i ADARB1, prowadząc do skoordynowanego podwyższenia poziomu adenozyny do inozyny na poziomie transkrypcji. Pośmiertne tkanki mózgowe wykazują zwiększoną ekspresję ADAR i ADARB1 oraz powszechną edycję adenozyny do inozyny w porównaniu z żywym DLPFC.

Badanie oferuje nowe podejście do ustalania priorytetów miejsc ważnych dla funkcjonowania mózgu. Wykazano, że różnice genetyczne mają różny wpływ na poziom uwalniania adenozyny do inozyny w tylnej części kory przedczołowej pośmiertnie i in vivo. Miejsca obciążone życiem są liczne w miejscach od A do I, które wykazują ścisłą kontrolę przestrzenno-czasową podczas rozwoju mózgu i są powiązane z chorobami neurologicznymi.