RNA editing and its functional consequences in the human brain


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/02/2013
End date: 31/12/2017
Funding: 3750000 SEK


Description

Under senare år har variationen i mRNA uttrycket visat sig ha en allt större betydelse för att skapa en nödvändig variation i vår proteinrepertoar. I vävnader som kräver stor proteinvariation så som hjärnan är det vanligt att pre-mRNA processas på olika sätt för att uppnå denna variation. ADAR är ett enzym som kan editera basen adenosin till inosin (A till I) i proteinkodande RNA molekyler (mRNA). Eftersom inosin är väldigt lik guanosin (G) till sin struktur, känner cellens maskinerier igen I som ett G. Detta gör exempelvis att tripletten AUI läses som AUG under translationen men kan även leda till att koderna för mRNA mognad ändras. Editeringen kan därför leda till att många fler alternativa isoformer av ett protein produceras. Vi studerar A-till-I editering i hjärnan hos däggdjur. Denna typ av editering har man framför allt hittat i en handfull transkript kodande för receptorproteiner i centrala nervsystemet. I det mänskliga genomet finns det dessutom tusentals repetitiva element i icke-kodande sekvens som A-till-I editeras när de transkriberats. Vi har tidigare visat att transkriptet som kodar för en av GABA-A receptorns subenheter A-till-I editeras. I mRNAt från denna gen sker editering av ett specifikt adenosin som leder till en förändring i proteinkoden från isoleucin till metionin. Denna editering är väldigt omfattande, våra studier visar att nästan 100% av det mRNA som uttrycks från genen är editerat i den mänskliga hjärnan. GABA-A receptorn stimuleras av den hämmande nervtransmittorn GABA som finns i 40% av den mänskliga hjärnans nervceller. Normalt är receptorns jonkanal stängd för kloridjoner men den kan öppnas av GABA. GABA-A receptorn är sammansatt av olika subenheter som har olika egenskaper och varierar i olika regioner av hjärnan. Subenheten alfa3 används framförallt under den embryonala utvecklingen men även i specifika delar av den vuxna hjärnan. Möss som saknar förmågan att uttrycka alfa3 subenheten få ett schizofreni-liknande beteende. Vi har upptäckt att editeringen är låg under embryogenesen men ökar kraftigt under hjärnans utveckling. Dessutom visar vi att editering av alfa3 har en negativ inverkan på förmågan att bilda alfa3-innehållande receptorer. I våra fortsatta studier vill vi bekräfta hypotesen att editeringen är ett sätt att reglera sammansättningen av GABA-A receptorn så att få receptorer innehåller alfa3 i den vuxna hjärnan. Vi ämnar undersöka om alfa3 editeringen är viktig för hjärnans funktion och om den påverkar individens beteende. Vi vill därför undersöka editeringens roll för djurets utveckling och mentala hälsa genom att transgent förändra musgenomet så att alfa3 subenheten blir permanent editerad respektive permanent oediterad. Våra undersökningar väntas ha en stor betydelse för förståelsen av hur GABA-A receptorn regleras i vår hjärna. En förändring i editeringseffektiviteten av GABA-A receptorn kan också vara en del av förklaringen till uppkomsten av sjukdomar så som schizofreni. Våra studier kan dessutom leda till framställningen av bättre läkemedel och bättre behandling av psykiska sjukdomar. Vidare ämnar vi göra storskaliga analyser för att söka efter nya A till I editeringar som kan leda till alternativ pre-mRNA splicing och därmed utöka kroppens variationer i proteinuttryck. Detta görs med hjälp av storskalig sekvensering av RNA från en transgen mushjärna där editeringsenzymet ADAR2 saknas samt en normal mushjärna av samma ålder och kön. Genom att jämföra transkriptsekvenserna från dessa två hjärnor kan man upptäcka förändringar i transcripten som beror på A till I editering. Detta görs först bioinformatiskt och verifieras sedan experimentellt. I dessa studier kommer vi särskilt rika in oss på förändrad RNA mognad till följde av editering som kan leda till olika neurologiska sjukdomar. Ett särfall där editering kan spela en roll för sjukdomsbilden genom en förändrad RNA mognad är vid Amyotrofisk lateralskleros (ALS). Detta är en neurodegenerativ nervsjukdom som ofta inte kan förklaras med förändringar i genomet. Vi vill studera om editering av glutamattransportören EAAT2 kan leda till prematur polyadenylering och därmed ett icke-funktionellt protein. Vidare vill vi se om editeringen är mer frekvent hos patienter med sporadisk ALS genom storskalig sekvensbestämmning av RNA. Detta studeras även molekylärt i humana cellinjer.

Last updated on 2017-22-03 at 07:14