Reaktion auf Bedrohungen Gehirns von kleinen DNA-Modifikationen vorhergesagt

Das kleine Zugabe eines chemischen Markierung auf einem Gen, das für seine Beteiligung an klinischen bekannt Depression und Posttraumatische Belastungsstörung kann die Art und Weise das Gehirn eines Menschen reagiert auf Bedrohungen beeinflussen , laut einer neuen Studie von Duke University Forscher.


Eine künstlerische Konzeption zeigt, wie Moleküle, so genannte Methylgruppen anhängen zu einem bestimmten DNA-Abschnitt , Ändern Ausdruck des Serotonin-Transporter -Gen in einer Weise , die letztlich formt individuelle Unterschiede in der das Gehirn die Reaktionsfähigkeit auf Bedrohungen . Die Methylgruppen in diesem Diagramm sind auf der Amygdala des Gehirns , wo Bedrohungsperzeption auftritt lagert .
Bildnachweis: Annchen Knodt , Duke University

Die Ergebnisse , die online in Nature Neuroscience erscheinen , gehen über die Genetik zu helfen, erklären, warum einige Individuen können anfälliger zu sein als andere Stress und stressbedingte psychiatrische Störungen .

Die Studie konzentrierte sich auf die Serotonin Transporter, ein Molekül, das die Menge an Serotonin Signalisierung zwischen Gehirnzellen reguliert und ist ein wichtiges Ziel für die Behandlung von Depressionen und Gemütsstörungen . In den 1990er Jahren entdeckten Wissenschaftler, dass Unterschiede in der DNA-Sequenz des Serotonin-Transporter -Gen schien geben manche Menschen übertriebene Reaktionen auf Stress , einschließlich der Entwicklung von Depressionen.

Sitzt oben auf der Serotonin-Transporter- DNA ( und studding das gesamte Genom ) , sind chemische Markierungen genannte Methylgruppen , die regeln , wann und wo ein Gen aktiv ist oder ausgedrückt ist zu helfen. DNA-Methylierung ist eine Form der epigenetische Veränderung von Wissenschaftlern versucht zu verstehen , wie diese genetischen Code kann so viele verschiedene Zellen und Gewebe sowie die Unterschiede zwischen den Individuen so eng wie Zwillinge im Zusammenhang produzieren sucht.

Bei der Suche nach Methylierungsunterschiede", haben wir beschlossen, mit dem Serotonin-Transporter starten , weil wir wissen eine Menge über sie biologisch , pharmakologisch , verhaltens , und es ist eines der am besten charakterisierten Gene in Neurowissenschaften ", Sagte der leitende Autor Ahmad Hariri , Professor für Psychologie und Neurowissenschaften und Mitglied des Duke -Institut für Neurowissenschaften .

" Wenn wir den Ansprüchen über die Bedeutung der Epigenetik im menschlichen Gehirn zu machen , wollten wir mit einem Gen , das wir haben ein ziemlich gutes Verständnis zu starten ", sagte Hariri .

Dieses Werk ist Teil der laufenden Studie der Duke Neurogenetik (DNS) , einer umfassenden Studie, die Gene , die Gehirnaktivität und andere biologische Marker für psychische Erkrankungen bei jungen Erwachsenen zu riskieren.

Die Gruppe führte nicht-invasiven bildgebenden Verfahren in den ersten 80 College - Alter Teilnehmer der DNS , ihnen zu zeigen, Bilder wie wütend oder ängstlich Gesichter und beobachtete die Reaktionen einer tiefen Hirnregion namens Amygdala , die prägen unser Verhalten und biologische Reaktionen auf hilft Bedrohung und Stress.

Das Team hat auch maß die Menge der Methylierung am Serotonin-Transporter- DNA aus der Teilnehmer Speichel mit Karestan Koenen isoliert in Zusammenarbeit an der Columbia University Mailman School of Public Health in New York.

Je größer die Methylierung der individuellen Serotonin-Transporter -Gens ist, desto größer ist die Reaktivität der Amygdala der Studie festgestellt . Erhöhte Amygdala Reaktivität kann wiederum dazu beitragen, eine übertriebene Reaktion auf Stress und die Anfälligkeit für stressbedingte Störungen .

Zur Überraschung der Gruppe waren auch kleine Methylierung Variationen zwischen Individuen aus, um Unterschiede zwischen den Individuen " Amygdala Reaktivität zu schaffen , sagte führen Autor Yuliya Nikolova , ein Doktorand in Hariris Gruppe . Die Höhe der Methylierung war eine bessere Prognosekraft Amygdala -Aktivität als DNA- Sequenzvariation , die zuvor mit Risiko für Depressionen und Angstzuständen in Verbindung gebracht worden war.

Das Team war begeistert über die Entdeckung , sondern auch vorsichtig , Hariri sagte, weil es viele Entdeckungen in der Genetik , die nie repliziert wurden .

Das ist, warum sie auf die Chance, für das gleiche Muster in eine andere Gruppe von Teilnehmern sehen sprang , diesmal in der Teen Alkohol Outcomes Study ( TAOS ) an der University of Texas Health Science Center in San Antonio.

Arbeiten mit TAOS Regisseur Douglas Williamson, der Gruppe wieder Amygdala Reaktivität zu wütend und ängstlich Gesichter sowie Methylierung des Serotonin-Transporter -Gen aus dem Blut isoliert in 96 Jugendlichen im Alter zwischen 11 und 15 Jahre alt gemessen. Die Analysen ergaben eine noch stärkere Verbindung zwischen Methylierung und Amygdala Reaktivität.

"Jetzt mehr als 10 Prozent der Unterschiede in der Amygdala Funktion auf diese kleine Unterschiede in der Methylierung abgebildet ", sagte Hariri . Der DNS- Studie hatte knapp 7 Prozent gefunden.

Sich die Studie einen Schritt weiter , die Gruppe untersucht auch Muster der Methylierung im Gehirn von Verstorbenen in Zusammenarbeit mit Etienne Sibille an der University of Pittsburgh, jetzt am Zentrum für Sucht und psychische Gesundheit in Toronto .

Wieder einmal sahen sie, dass die Methylierung von einer einzigen Stelle in der Serotonin-Transporter -Gen wurde mit einem niedrigeren Serotonintransporter -Expression in der Amygdala verbunden.

"Das ist , als wir dachten , ' Okay , das ist ziemlich genial , ' ", sagte Hariri .

Hariri sagte der Arbeit zeigt eine überzeugende mechanistische Verbindung : Höhere Methylierung wird in der Regel mit weniger Lesung des Gen assoziiert , und das ist, was sie sahen. Er sagte Methylierung dämpft die Expression des Gens , das dann wirkt Amygdala Reaktivität vermutlich durch Verändern Serotonin -Signalisierung.

Die Forscher wollen nun sehen, wie Methylierung dieses spezifischen bisschen DNA beeinflusst das Gehirn . Insbesondere könnte diese Region des Gens als Landeplatz für die zelluläre Maschinen, die an die DNA bindet und liest sie dienen, sagte Nikolova .

Die Gruppe plant auch, im Methylierungsmuster von anderen Genen in der Serotonin- System, das auf der Reaktion des Gehirns auf bedrohliche Reize beitragen können, zu suchen.

Die Tatsache, dass Serotonin-Transporter -Methylierungsmuster waren in Speichel, Blut und Gehirn zeigt auch, dass diese Muster können über Generationen weitergegeben und nicht von Einzelpersonen auf der Grundlage ihrer eigenen Erfahrungen erworben werden.

Hariri sagte, er hoffe , dass andere Forscher auf der Suche nach Biomarkern der psychischen Krankheit beginnt zu Methylierung darüber hinaus DNA-Sequenz -basierte Variante und in verschiedenen Geweben zu betrachten.