Учеными Школы медицины Икана Медицинского центра Маунт-Синай в Нью-Йорке раскрыты генетические модификации, влияющие на развитие у человека шизофрении и биполярного расстройства. Оказалось, что причина этих заболеваний связана со значительными изменениями в структуре ДНК нейронов мозга. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience.

Исследователи проанализировали данные о модификациях генома в тканях мозга у 351 взрослого человека с диагнозом шизофрения или биполярное расстройство, а также у 388 людей без таких диагнозов. Эти модификации включали в себя ацетилирование и метилирование гистонов — ядерных белков, участвующих в упаковке нитей ДНК в ядре.

Ацетилирование и метилирование представляют собой разновидности эпигенетической регуляции генов, то есть такой регуляции, при которой не происходит изменений самой ДНК, но зато происходит изменение ее активности за счет присоединения к хромосомам молекул CH3CO или CH3. Эти модификации происходят в ответ на факторы окружающей среды, а их контроль с помощью генетических методов способен смягчить последствия различных заболеваний и состояний, связанных с эпигенетическими изменениями и способных передаваться по наследству.

Когда к гистону присоединяется ацетильная или метильная группа, изменяется структура хроматина — хромосомного вещества, состоящего из ДНК и ядерных белков. Такое изменение влияет на работу регуляторных участков ДНК, определяющих работу генов.

Ученые составили карты тех регуляторных участков ДНК, от которых зависит экспрессия генов, расположенных на той же хромосоме, что и сам регулятор. Такие участки называют цис-регуляторными элементами и к ним относят промоторы и энхансеры. Промоторы представляют собой короткие фрагменты ДНК, с которыми связываются факторы транскрипции и активируют следующий за ними ген. Энхансеры могут находиться в разных местах генома и усиливать активность даже далеких от них генов. В целом ученые картировали тысячи доменов, включающих множество различных цис-регуляторных элементов. Оказалось, что у больных шизофренией и биполярным расстройством такие домены характеризовались избыточным количеством ацетильных групп в тех регуляторных последовательностях, что активируют гены, играющие важную роль в развитии плода.

Как пишут авторы статьи, результаты продемонстрировали, что в мозге больных шизофренией и биполярным расстройством наблюдаются нарушения скоординированной работы регуляторных элементов, охватывающих собой огромные области генома размером от тысяч до миллионов нуклеотидов.