Gli elementi trasponibili si comportano in modo diverso nei cervelli che invecchiano ed in quelli affetti da patologie. / Transposable Elements Behave Differently in Aging and Diseased Brains
Gli elementi trasponibili si comportano in modo diverso nei cervelli che invecchiano ed in quelli affetti da patologie. / Transposable Elements Behave Differently in Aging and Diseased Brains
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Gli elementi trasponibili (TE), detti anche trasposoni, sono sequenze di DNA capaci di spostarsi o replicarsi da una posizione all'altra all'interno di un genoma. Sebbene i TE rappresentino la frazione più significativa del genoma umano (circa il 40-50%), solo di recente gli scienziati hanno iniziato a comprenderne l'impatto sulle malattie umane, dal cancro ai disturbi neurodegenerativi.
Solitamente, le nostre cellule mantengono gli elementi trasponibili (TE) inattivi quando siamo giovani, ma in un nuovo studio della Boston University Chobanian & Avedisian School of Medicine, i ricercatori hanno scoperto che i TE vengono espressi attivamente nel cervello umano come grandi molecole di RNA che possono poi essere processate in piccole molecole di RNA (lunghe 18-32 nucleotidi). Questa scoperta fornisce nuove informazioni molecolari su come il nostro cervello invecchia normalmente, nonché su come le malattie neurodegenerative possono influenzare questi normali modelli di espressione dell'RNA dei trasposoni.
"I trasposoni vengono solitamente silenziati dai meccanismi di difesa del genoma delle nostre cellule, ma abbiamo scoperto che i cervelli umani normali che si sviluppano dall'adolescenza all'età adulta esprimono naturalmente più messaggi di RNA di grandi dimensioni provenienti dai trasposoni, e poi le cellule cerebrali metabolizzano una parte di questi messaggi in RNA di piccole dimensioni attraverso meccanismi attivi o passivi", spiega l'autore corrispondente Nelson Lau, PhD, professore associato di biochimica e direttore del BU Genome Science Institute presso l'università.
Nello specifico, i ricercatori hanno studiato come la processazione dell'RNA dei trasposoni possa essere influenzata nei campioni cerebrali di pazienti affetti da malattie neurodegenerative come la malattia di Huntington ed il morbo di Parkinson. I loro risultati hanno mostrato che la malattia di Huntington influisce sull'espressione dell'RNA piccolo dei trasposoni, mentre il morbo di Parkinson esercita un impatto maggiore sull'RNA grande dei trasposoni. I ricercatori sostengono che l'espressione dell'RNA dei trasposoni meriti maggiore attenzione nelle malattie neurodegenerative, poiché il nostro cervello continua a esprimere RNA dei trasposoni con l'avanzare dell'età e la processazione dall'RNA grande all'RNA piccolo potrebbe rivelare le diverse origini delle malattie neurodegenerative.
Lau ed il suo gruppo hanno progettato il loro studio per accedere sia a set di dati pubblicamente disponibili generati dal consorzio NIH BrainSpan Atlas, sia a set di dati unici creati dal gruppo di Richard Myers e Adam Labadorf presso la Chobanian & Avedisian School of Medicine della Boston University. Questi set di dati di RNA del cervello umano sono particolari perché contengono sia un set corrispondente di RNA di grandi dimensioni che di RNA di piccole dimensioni, entrambi sequenziati da ciascun campione umano. Il gruppo della Boston University ha quindi combinato tutti questi set di dati in una complessa piattaforma di analisi bioinformatica che ha cercato tendenze nelle variazioni dei livelli di RNA dei trasposoni.
Secondo i ricercatori, la malattia di Huntington ha una causa genetica ben definita, mentre la causa genetica del morbo di Parkinson rimane sconosciuta. "Ci siamo chiesti se l'espressione dell'RNA dei trasposoni in queste due patologie potesse far luce sulle differenze molecolari tra i due disturbi. Poiché la maggior parte degli studi ignora gli RNA dei trasposoni, vogliamo riportare l'attenzione su questi trascritti più complessi per comprendere come il nostro cervello esprime, metabolizza e gestisce questi RNA durante l'invecchiamento", aggiunge Lau.
ENGLISH
Transposable element RNAs are actively expressed in our brains, and change in Huntington’s and Parkinson’s disease.
Transposable elements (TEs), also called transposons, are DNA sequences capable of moving or replicating from one location to another within a genome. While TEs are the most significant fraction of the human genome (approximately 40-50%), only recently have scientists begun to appreciate their impact impact on human diseases from cancer to neurodegenerative disorders.
Usually, our cells keep TEs quiet when we are young, but in a new study from Boston University Chobanian & Avedisian School of Medicine, researchers have discovered that TEs are actively expressed in human brains as large RNAs that can then be processed into small RNAs (18-32 nucleotides long). This finding provides new molecular insights into how our brains age normally, as well as how neurodegenerative disorders can impact these normal patterns of transposon RNA expression.
“Transposons are usually silenced by our cells’ genome defense mechanisms, but we find that normal human brains developing from adolescence to adults will naturally express more large RNA messages from transposons, and then the brain cells will metabolize some proportion into small RNA through either active or passive mechanisms,” explains corresponding author Nelson Lau, PhD, associate professor of biochemistry and director of the BU Genome Science Institute at the school.
Specifically, the researchers explored how this transposon RNA processing could be affected in brain samples from patients impacted by the neurodegenerative disorders of Huntington’s and Parkinson’s diseases. Their results showed that Huntington’s disease impacts transposon small RNA expression and Parkinson’s exerts a stronger impact on transposon large RNAs. The researchers argue that transposon RNA expression deserves more attention in neurodegenerative disorders because our brains continue to express transposon RNAs as we age, and the processing from the large RNA to small RNA could reveal the different origins of neurodegenerative disorders.
Lau and his team designed their study to access both publicly available datasets generated by the NIH BrainSpan Atlas consortium, as well as unique datasets made by the Richard Myers and Adam Labadorf group at Boston University Chobanian & Avedisian School of Medicine. These human brain RNA datasets are special for containing both a matched set of large RNAs with small RNAs that are both sequenced from each human sample. The BU team then combined all these datasets together in a complex bioinformatics analysis platform that looked for trends in the changes for transposon RNA levels.
According to the researchers, there is a distinct genetic cause to Huntington’s Disease, but the genetic cause for Parkinson’s Disease remains obscure. “We asked if transposon RNA expression in these two disease states could shed some light on the molecular differences between these two disorders. Since most studies ignore transposon RNAs, we want to bring back the attention to these more challenging transcripts to understand how our brains express and metabolize and handle these RNAs during aging,” adds Lau.
Da:
https://www.technologynetworks.com/genomics/news/transposable-elements-behave-differently-in-aging-and-diseased-brains-413090
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