RNA:DNAの「サンドイッチ」が感情的経験から生じる行動適応において重要な役割を果たしていることが研究で明らかになった

サウスカロライナ医科大学の神経科学研究者チームは、 科学 の発見 新しい遺伝子制御機構 前臨床モデルにおける感情的経験への行動適応に関与します。

このような適応は生存のために不可欠ですが、特定の精神疾患を持つ患者では問題となる可能性があります。理解する 遺伝子の変化 不適応行動につながるものは、科学者がより優れたRNA治療法を開発するのに役立つ可能性がある 脳障害。

研究チームには、神経科学部門助教授の谷口誠博士、神経科学部門教授兼学部長のクリストファー・コーワン博士、医学博士のローズ・マリー・アキキ氏が含まれていました。 MUSCの学生。

研究者らは、慢性的なストレスや薬物使用など、臨床的に関連のある感情的経験がどのように長期にわたる行動の変化につながるかを理解しようと試みた。最終的に、彼らの研究結果は、この遺伝的調節機構の喪失がマウスの薬物探索の減少とストレスに対する回復力の増加につながることを示しています。

「このプロセスを理解することで、脳の変化がどのようにして行動の不適応的な変化につながるのかについて、より良い洞察が得られることを期待しています」とコーワン氏は述べた。 「また、脳がどのように機能するのか、そして感情や感情に関連した経験が脳回路の形成にどのように役立つのかについての基本的な理解を高めることもできます。」

科学者たちは、私たちが経験することが脳に変化を引き起こし、それによって私たちの行動が変化する可能性があることを長い間知っていました。しかし、それらの変化は具体的にどのようにして起こるのでしょうか?そうですね、それは私たちの遺伝子から始まります。

個人内のすべての細胞には本質的に同じ遺伝子が含まれていますが、異なる遺伝子が異なるタイミングでオンになる可能性があります。この変動性により、私たちの体は変化する環境に適応することができます。

重要なのは、ヒトゲノムの半分をはるかに超える部分が、重要なタンパク質をコードする遺伝子がいつ、どこでオンになるかを制御するのに役立つ特定の種類の調節分子の生成に費やされているということです。長い非コーディング RNA (lncRNA) として知られるこれらの調節分子は、うつ病や物質使用障害を持つ人々では異なることが判明しています。

MUSC の研究者らは、標的遺伝子の制御領域と相互作用する特定のタイプの lncRNA である長い非コーディング エンハンサー RNA (Inc-eRNA) に焦点を当てました。バインドすると 特定の遺伝子Inc-eRNA は、R ループとして知られる独特の構造を形成して、これらの遺伝子の制御を助けることができます。

MUSCチームは、NPAS4と呼ばれる遺伝子を調べた。この遺伝子は、ストレス誘発性の快楽失調、つまりかつては楽しかった活動に喜びを感じなくなることと、薬物誘発性の再発の両方に関与している。彼らの研究は、感情的経験によって誘発される行動変化を制御する際の R ループの役割についての最初の証拠を提供します。

R ループは、標的遺伝子の調節領域に RNA:DNA の「サンドイッチ」を形成することにより、特定の遺伝子をオンにするのに役立ちます。 NPAS4 遺伝子の場合、R ループは、遺伝子をオンにするための指示を含む、離れた位置にあるエンハンサー領域を、重要な遺伝子プロモーター領域を含む遺伝子本体と一緒にするのに役立っているようです。これにより、経験に応じて遺伝子がオンになることが可能になります。

「エンハンサーとプロモーターを時空的に結び付けることで、Rループはそれらの相互作用を促進し、遺伝子をオンにする反応を促進しているようです」とコーワン氏は述べた。

感情的な経験に反応して、他の人よりも苦労する人がおり、その結果、不適応行動が発症する可能性があります。たとえば、愛する人の死は処理するのが非常に難しい経験であり、うつ病を発症する人もいる一方で、喪失を受け入れられる人もいます。

研究者らがマウスで分析した具体的な行動は、コカインを求める行動とそれに対する反応だった。 慢性的なストレスこれらは、特に感情的な経験に対する臨床的に関連した反応であるためです。

研究者らが側坐核として知られる脳の領域にあるNPAS4遺伝子の前にあるRループの形成をブロックしたところ、マウスがコカインを好む傾向を示さないことが判明した。同様の操作を前頭前皮質で行ったところ、マウスはストレス誘発性の快感消失を模倣する行動を発現しなかった。

これらの発見は、NPAS4 遺伝子における lnc-eRNA および関連する R ループが脳内の重要なプロセスであることを示唆しています。 感情的な経験 薬物使用や気分障害に関連した行動を引き起こす可能性があります。

「行動の基礎となるより強力な神経回路を形成するには、細胞内ですべてがどのように機能し、何が転写され、何が形成されているかという遺伝的基盤を変える必要がある」とアキキ氏は言う。

研究者らが注目している lnc-eRNA は種間で高度に保存されており、これはこの調節分子の進化的関連性を示しています。実際、R ループは他の細胞型でも見つかっています。 eRNAによるRループの形成は、細胞内での重要なメカニズムであることが知られています。 免疫系 免疫力を高めるために。

Akiki は、免疫学の知識を活用して、R ループが経験によって引き起こされる変化に適応する神経回路の能力に関与しているのではないかと推測しました。

「進化によってニューロンの異なるメカニズムが好まれるとは思いませんでした」と彼女は言う。 「私たちは、ニューロンが免疫細胞と同様に、R ループの形成を通じて刺激に反応できることを発見しました。」

研究チームは将来的に、この遺伝的調節機構が脳内にどの程度遍在しているのかを理解したいと考えている。

「これが本当に一般的なメカニズムであるならば、それがどの程度安定しているのか、そして病的状態でどのように破壊されるのかを知りたいと思います」と谷口氏は述べた。

この新たに発見された遺伝的メカニズムは、人生における感情的に重要な経験に対する私たちの反応方法に貢献する可能性があります。最終的に、この発見は、脳が経験をどのように解釈して適応行動に影響を与えるかについての理解を深めるのに役立ちます。

「これは、遺伝子のスイッチをオンにする方法についての新しい考え方です」とコーワン氏は言う。

行動の変化につながる基本的な遺伝的プロセスをより深く理解することで、この論文の発見は、精神疾患の治療における RNA ベースの治療の新たな応用に役立つ可能性があります。