​​​Olga Jasnovidova​

Neuronaalne plastilisus, närvisüsteemi võime kohaneda sisemiste või väliste stiimulitega, on põhiline omadus, mis on aju arengu, õppimise, mälu ja neurodegeneratiivsete häirete taluvuse aluseks. Molekulaarsel tasandil sõltub neuronaalne plastilisus neuronaalse aktiivsuse reguleeritud geenide (nARG) aktiveerimisest, mis on tihedalt kontrollitud enhancer piirkondade - lühikeste regulatiivsete DNA järjestuste - poolt. Hiljutised leiud näitavad, et aktiivsed enhanserid toodavad enhanser-derived RNA-d (eRNA-d), mis võivad mängida olulist rolli geenide reguleerimisel keeruliste vastastikmõjude kaudu DNA, RNA ja valkudega. Hoolimata nende võimalikust tähtsusest on eRNAde funktsioon neuronaalses aktiivsuses endiselt halvasti mõistetav nende ajutise olemuse ja nende uurimisega seotud tehniliste probleemide tõttu. Selle projekti eesmärk on töötada välja uuenduslikud eksperimentaalsed lähenemisviisid, et selgitada eRNAde rolli nARG-i aktiveerimisel. Kasutades näriliste primaarset neuronaalset rakukultuuri - mis on hästi tuntud mudel neuronaalse plastilisuse uurimiseks - analüüsitakse projektis süstemaatiliselt eRNA vastuseid välistele stiimulitele suure ajalise eraldusvõimega. eRNAde molekulaarsete omaduste iseloomustamiseks kombineeritakse põhjalikke sekveneerimistehnoloogiaid. Neid andmeid täiendatakse epigenoomilise profileerimisega, et korreleerida enhanserite aktiivsust transkriptsiooni dünaamikaga. eRNAde molekulaarsete omaduste iseloomustamiseks kombineeritakse uudsemat sekveneerimistehnoloogiaid. Neid andmeid täiendatakse epigenoomilise profileerimisega, et korreleerida võimendaja aktiivsust transkriptsiooni dünaamikaga. Projektis uuritakse ka võimalikke seoseid eRNA omaduste ja neurodegeneratiivsete haigustega seotud mutatsioonide vahel, andes ülevaate sellest, kuidas lühiajaline stimulatsiooniga seotud geenide aktiveerimine võib aidata kaasa haiguse fenotüüpidele. Koos loovad need uuringud raamistiku eRNAde regulatiivse rolli mõistmiseks neuronaalses plastilisuses ja nende laiema mõju mõistmiseks aju arengule ja häiretele.

Enhanserid on lühikesed distaalsed cis-reguleerivad DNA-piirkonnad, mis juhivad geeni ekspressiooni. Siiski ei toimi enhanserid ainult DNA-üksustena. Aktiveeritud enhanserid transkribeeritakse RNA-polümeraas II (RNAPII) poolt, mis toodab enhanser-derived RNAsid (eRNAd). eRNAde tootmine loob täiendavaid transregulatsioonimehhanisme, mida hõlbustavad DNA-RNA, RNA-RNA või valgu-RNA vastastikmõjud. eRNAde kiire lagunemise kiiruse ning töökindlate ja standardiseeritud sekveneerimismeetodite puudumise tõttu on aruanded eRNA molekulide molekulaarse olemuse ja nende töötlemise kohta vastuolulised, mistõttu on eRNAde poolt toimuva geenireguleerimise mehhanismid vastuolulised. Veelgi vähem on teada eRNA ko- ja posttranskriptsioonilise töötlemise kohta. Selle projekti eesmärk on ületada vastuolud ja täita teadmislünk, uurides hästi määratletud eksperimentaalset süsteemi, kultiveeritud roti kortikaalseid neuroneid ja vahetu varajase geeni (IEG) vastuse aktiveerimist, häirides eRNA põhilist endonukleaasi ja kombineerides seda eRNA-le kohandatud sekveneerimis-, arvutuslikke ja biokeemilisi meetodeid. Välja töötatud integreeriv lähenemisviis paljastab eRNA molekulide ja nende eellaste molekulaarsed omadused kogu genoomi ulatuses, avades võimaluse uurida eRNA biogeneesi, et paremini mõista eRNA-vahendatud geeniregulatsiooni taga olevaid molekulaarseid mehhanisme.