Tõnis Timmusk

Neuraalne plastilisus on närvisüsteemi võime muuta vastusena stiimulitele oma aktiivsust, korraldades ümber oma struktuuri, funktsioone või ühendusi, olles seeläbi mälu peamine rakuline alus. Aktiivsusega reguleeritud geenid mängivad neuraalse plastilisuse kujunemisel üliolulist rolli ja selle protsessi häired põhjustavad erinevaid närvisüsteemi haiguseid. Neurotrofiin BDNF on üks kõige paremini uuritud aktiivsusega reguleeritud geene ja selle polümorfismid on seotud inimese kognitiivsete häiretega. Meie tulemused paigutavad aktiivsusega reguleeritud geenide hulka ka aluselise heeliks-ling-heeliks transkriptsioonifaktori TCF4, mis on seotud erinevate psühhiaatriliste ja autismi spektri häiretega. Käesoleva projekti eesmärk on uurida intellektipuude ja autism spektri häirete geeniregulatsiooni, keskendudes haigustega seotud transkriptsioonifaktoritele TCF4, SATB2, FOXP1 ja neurotrofiinile BDNF, et leida uusi ravimsihtmärke.

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.

Gliiarakkude hulka kuuluvad astrotsüüdid on üheks peamiseks rakutüübiks kesknärvisüsteemis (KNS). Astrotsüütidel on oluline roll KNSi arengu ja homöostaasi tagamisel ning nende rakkude talitlushäired aitavad kaasa kõigi peamiste neuroloogiliste häirete tekkimisele. Hiljutised uuringud on näidanud, et neuronite aktiveerumise mõjul neist lähtuvad stiimulid avaldavad olulist mõju astrotsüütides toimuvale geeniekspressioonile. Neid muutusi reguleerivad mehhanismid astrotsüütides on aga veel suures osas teadmata. Käesolev projekt keskendub just selle küsimuse uurimisele. Me kasutame nüüdisaegseid funktsionaalgenoomika lähenemisviise, et analüüsida regulatoorelemente ja transkriptsioonifaktoreid astrotsüütides vastusena neuronite aktivatsioonile. Projekti tulemusel saadav ülevaade nendest mehhanismidest aitab aru saada stiimul-sõltuvast geeniekspressiooni regulatsioonist KNSis. See omakorda panustab mitmete neuropatoloogiate tekkemehhanismide mõistmisesse.