Publicerad: 2022-08-29 07:33 | Uppdaterad: 2022-08-29 07:34

Epigenetisk kontroll av transkriptionell stabilitet upprätthåller identitet och funktion i dopamineriga och serotonerga nervceller

Ny studie av forskare från Karolinska Institutet publicerad i Science Advances visar att inaktivering av ett proteinkomplex som styr genrepression leder till förlust av neuronal identitet hos dopaminproducerande celler och till motorsymtom typiska för Parkinsons sjukdom.

En man framför en grön växtvägg.
Professor Johan Holmberg, institutionen för cell- och molekylärbiologi.

Efter att nervcellerna bildats under fosterutvecklingen så behåller de ofta sin identitet och funktion resten av livet. Förutom att genprogram som är nödvändiga för att bilda och bibehålla nervcellen behöver vara aktiva så krävs även att gener som styr andra egenskaper tystas permanent.
- Vår studie visar att tystandet av icke relevanta gener är beroende av ett protein komplex, PRC2 och den repressiva histon-modifieringen H3K27me3. Utan ett fungerande PRC2-komplex så förlorar mogna dopamin- och serotoninproducerande nervceller gradvis sin identitet och funktion. En konsekvens av detta är en progressiv förändring i djurens beteende som rekapitulerar viktiga aspekter av Parkinsons sjukdom, berättar professor Johan Holmberg anknuten till institutionen för cell- och molekylärbiologi.

Studien visar vad som händer när en repressiv epigenetisk mekanism går förlorad. Förutom att tystade gener börjar uttryckas så sker det samtidigt en nedreglering av de gener som styr nervcellernas identitet och funktion.
- Detta är överraskande då vi endast tagit bort en repressiv komponent och inte stört de system som faciliterar genexpression. Beroende på nervcellstyp så resulterar förlusten av PRC2 i beteenden som är associerade med neurodegeneration, till exempel, Parkinsons sjukdom eller humörstörningar såsom ångestsyndrom. Dessa sjukdomar är ofta av sporadisk karaktär varför det viktigt att förstå om störningar i mekanismer som styr genreglering kan vara en del av sjukdomens orsak.

Mikroskopbild med gula och röda prickar.
Reducerade nivåer av TH i dopamineriga nervceller i mitthjärnan hos möss där PRC2-komplexet är inaktiverat.

- Vår studie gjordes i möss där vi slog ut en vital komponent av PRC2-komplexet i de ovan beskrivna nervcellstyperna. Effekterna av detta undersöktes med mikroskopi, beteendestudier, elektrofysiologi samt kombinerad global analys av histon-modifieringar och genuttryck.

- Vi vill nu gå vidare och undersöka om de mekanismer vi studerat i musmodeller verkligen är inblandade i neurodegenerativa eller mentala sjukdomar. Dessutom vill vi ta reda på vad det är som styr den progressiva nedregleringen av de celltypspecifika generna vid inaktivering av PRC2-komplexet. En intressant observation vi gjorde är att just den subtyp av dopamineriga nervceller som degenererar vid Parkinsons sjukdom uppvisar en särskild känslighet för förlust av PRC2 aktivitet och uppvisade betydligt större förändringar i genuttryck än övriga dopamineriga nervceller. Vi vill gärna nu försöka förstå mekanismerna bakom denna selektiva känslighet. Ytterligare en fråga vi ställer oss är varför det verkar ske en inverkan på en annan repressiv histon-modifiering (H3K9me3) som inte är direkt kopplad till PRC2-komplexets funktion.

 

Studien är finansierad av Vetenskapsrådet, Hjärnfonden, KAW, Torsten Söderbergs Stiftelse.

Publikation

PRC2-mediated repression is essential to maintain identity and function of differentiated dopaminergic and serotonergic neurons.
Toskas K, Yaghmaeian-Salmani B, Skiteva O, Paslawski W, Gillberg L, Skara V, Antoniou I, Södersten E, Svenningsson P, Chergui K, Ringnér M, Perlmann T, Holmberg J
Sci Adv 2022 Aug;8(34):eabo1543

Kontakt

Johan Holmberg Anknuten till Forskning