Неокортекс состоит из шести нейрональных слоев и множества функциональных областей. Они составляют структурную основу для обработки сенсомоторных стимулов и многих наших интеллектуальных способностей. В процессе эволюции человеческий мозг претерпевал различные изменения, к которым можно отнести, например, значительное увеличение в размерах и особую складку неокортекса. «Считается, что эта эволюция сформировала наше поведение и когнитивные способности и сделала наш вид таким уникальным», - объясняет Тран Туок. Миллиарды нейронов, которые вносят вклад в это расширение, в основном генерируются так называемыми базальными предшественниками, сокращенно BP, расположенными в зародышевых зонах развивающегося мозга.
Как контролируется рост мозга, неизвестно
Несмотря на то, что исследователи были очень заинтересованы в том, чтобы пролить свет на это развитие в последние годы, им пока удалось идентифицировать только несколько факторов, которые играют в этом роль. «Более того, эпигенетические механизмы, которые, как считается, контролируют пролиферацию BP в масштабе всего генома, до сих пор неизвестны», - говорит Тран Туок. Вместе с международной исследовательской группой ему удалось определить ключевой фактор в расширении и сворачивании неокортекса: ацетилирование H3, которое регулирует пролиферацию базальных клеток-предшественников.
Чтобы проверить, связано ли расширение коры в эволюции с изменением эпигенетического ландшафта, авторы начали с исследования, различаются ли эпигенетические метки между TBR2-положительными (+) АД из коры мышей и человека. Они выполнили внутриядерное иммунофлуоресцентное окрашивание антителами TBR2 и суспензиями отдельных клеток, выделенными из развивающейся коры головного мозга мыши и человека, с последующей сортировкой активированных флуоресценцией клеток (FACS) для очистки TBR2 + BP.
Команда использовала новую методику, основанную на масс-спектрометрии, для обнаружения различий в эпигенетическом ландшафте между развивающимся мозгом мыши и человека . «Наши исследования показали, что так называемое ацетилирование лизина 9 гистона H3, или H3K9ac, мало в базальных клетках-предшественниках мышей, но много в клетках человека», - говорит Тран Туок. Когда исследователи увеличили ацетилирование нейронов мышей в эксперименте, это стимулировало их пролиферацию, что привело к росту и сворачиванию обычно гладкой коры головного мозга мышей. Путь происходит через повышенную экспрессию гена TRNP1.
Эти результаты предполагают, что манипулирование ацетилированием H3 в базальных клетках- предшественниках может помочь генерировать больше нейронов, которые, в свою очередь, могут быть использованы для лечения нейродегенеративных заболеваний.
