Molekulaarse neurobioloogia uurimisrühm

Nimetus
Molecular neurobiology research group
Head of the research group
Overview
Peamiseks uurimisteemaks on geeniekspressiooni ja signaaliülekande regulatsioon närvisüsteemis ja erinevates haigustes. Uuritakse transkriptsiooni, mRNA ja valkude rakusisese lokalisatsiooni, translatsiooni, posttranslatsiooniliste modifikatsioonide ja signaaliülekande molekulaarseid aluseid. Spetsiifiliselt uuritakse: (1) Molekulaarseid mehhanisme, mis kontrollivad neurotrofiin BDNFi transkriptsiooni ja translatsiooni. (2) Aluselise heeliks-ling-heeliks transkriptsioonifaktori TCF4 funktsioone imetajate ja Drosophila närvisüsteemis ja regulatsiooni häireid Pitt-Hopkinsi sündroomis ja skisofreenias. (3) Erinevate haiguste varajase diagnostika molekulaarseid markereid verest.
Our studies focus on the molecular mechanismsof gene expression, including transcription,mRNA and protein subcellular localization,translation, posttranslational modifications,and signaling, in the nervous system health anddisease. The main emphasis of the research ison neurotrophins, their receptors and activityregulated gene expression. We study specifically(1) molecular mechanisms controlling neuralactivity-regulated transcription and translationof the neurotrophin BDNF; (2) transcriptionalderegulation in Huntington’s disease; (3) TrkBsignaling, and its cross talk with Notch, Hedgehog and Plexin pathways; (4) the functions ofthe basic helix-loop-helix transcription factorTCF4 in the nervous system of mammals and Drosophila and its deregulation in Pitt-Hopkins syndrome and schizophrenia; (5) synaptic functions of the dendritically localized Neuralized1as an ubiquitination ligase and transcriptionalregulator.
Keyword
neurotrofiinid
neurotrophins
BDNF
bHLH transkriptsioonitegurid
bHLH transcription factors
TCF4/E2-2
neuraalse aktiivsusega reguleeritud transkriptsioon
neuronal activity-regulated transcription
Pitt-Hopkinsi sündroom
Pitt-Hopkins syndrome
skisofreenia
schizophrenia
neurodegenerative disorders
Covid-19
südame- ja kardiovaskulaarsed haigused
Important results
2024. aastal jätkus aktiivsusega reguleeritud geeniekspressiooni uurimine närvisüsteemis. Tulemused: 1. Kuigi BDNF geeni transkriptsioonilist regulatsiooni on neuronites põhjalikult uuritud, on BDNF regulatsiooni ja funktsiooni kohta mitte-neuraalsetes rakkudes vähem teada. Aju kõige levinum mitteneuronaalsete rakkude tüüp, astrotsüüdid, ekspresseerivad vastusena katehhoolamiinidele BDNF-i. Uuriti nelja potentsiaalset BDNF geeni enhanseri piirkonda kasutades reportergeenidega teste, CRISPR / Cas9 meetodeid ja CAPTURE-3C sekveneerimist. Saadud tulemuste põhjal järeldati, et BDNF geenist 840 kb ülesvoolu asuv piirkond reguleerib BDNF geeni katehhoolamiinidest sõltuvat ekspressiooni näriliste astrotsüütides. Näidati ka, et seda regulatsiooni vahendavad CREB ja AP1 perekonna transkriptsioonitegurid. See on esimene praegu teadaolev enhanser, mis koordineerib BDNF geeni transkriptsiooni mitte-neuronaalsetes rakkudes (Avarlaid et al., Glia, 2024). 2. BDNF geeni ajalis-ruumilist ekspressiooni neuronites kontrollivad erinevad transkriptsioonitegurid, mis seonduvad nii selle proksimaalsete kui ka distaalsete regulatoorsete piirkondadega. Müotsüütide võimendajafaktori (MEF2) transkriptsioonifaktorite perekond, mis algselt avastati selle rolli tõttu lihaste arengus ja funktsioonis, on oluliseks regulaatoriks ka aju arengu ja neuronite plastilisuse erinevates aspektides. Rühma eesmärk oli uurida MEF2 transkriptsioonitegurite rolli neurotrofiin BDNF geeni reguleerimisel roti ajukoore ja hipokampuse neuronites. Tulemused näitasid, et MEF2 transkriptsiooniteguritest sõltuv enhanser, mis asub -4, 8 kb kaugusel BDNF geenist, reguleerib endogeense BDNF geeni ekspressiooni koekultuuris kasvatatud hipokampuse neuronites. Näidati ka -4,8 kb enhanseri neuraalsest aktiivsusest sõltuvat aktiveerimist in vivo. Kindlatel MEF2 perekonna transkriptsiooniteguritel oli BDNF geeni reguleerimisel unikaalne roll, mis sõltus konkreetsest ajupiirkonnast ja stiimulitest. Kokkuvõttes näidati, et MEF2 perekonna transkriptsioonitegurid on BDNF geeni olulised regulaatorid, mis reguleerivad BDNFi transkriptsiooni nii distaalsete kui ka proksimaalsete regulatoorsete piirkondade kaudu (Avarlaid et al., J. Biol. Chem, 2024).