Новый открытый атлас белок-кодирующих генов мозга человека, свиньи и мыши

Исследование, опубликованное в Science, рассказывает о составлении нового атласа мозга — HPA Brain Atlas. В процессе работы авторы изучили экспрессию генов в разных участках мозга человека, а также сходства и различия профилей экспрессии у трех видов — человек, свинья и мышь. Ученые использовали общедоступные данные по секвенированию РНК и кэп-анализ экспрессии генов человека. В случае мышей и свиней транскриптомный анализ проводили для препарированных участков мозга двух самок и двух самцов. Кроме того, в HPA Brain Atlas интегрированы данные о мышином мозге, полученные ранее в рамках проекта Allen Brain Atlas гибридизацией РНК in situ, и результаты иммунофлуорецентного окрашивания некоторых белков.

Данные об экспрессии генов сгруппировали для десяти основных областей: обонятельной луковицы, коры полушарий, гиппокампа, миндалевидного тела, базальных ганглиев, гипоталамуса, таламуса, среднего мозга, варолиева моста и продолговатого мозга и мозжечка. Для сравнения профилей экспрессии в разных участках мозга были идентифицированы все гены с однозначными ортологами у человека, свиньи и мыши. Иерархические деревья, полученные в результате кластерного анализа, обладали сходной структурой для трех видов. По-видимому, паттерны экспрессии генов в различных областях мозга сохраняются в ходе эволюции млекопитающих.

Результаты анализа повышенной экспрессии генов в отдельных участках мозга показали, что гены, участвующие в синтезе, везикулярном транспорте, захвате и деградации основных нейромедиаторных систем, похожи у трех видов. Тем не менее, присутствуют видовые различия в экспрессии катехоламин-синтезирующих ферментов и ряда рецепторов нейромедиаторов. Гены, которые использовали как специфичные маркеры определенных клеток мозга, также обнаружили в других органах при сопоставлении профилей экспрессии для мозга и всего тела. Для мозжечка показали экспрессию генов, ответственных за развитие нервно-психических заболеваний.

Особенность атласа заключается в интеграции взаимодополняющих данных, полученных разными методами. Так, секвенирование РНК дает количественную информацию о транскрипции с высокой чувствительностью, а гибридизация РНК in situ и иммунофлуоресцентное окрашивание белков предоставляют информацию о пространственной экспрессии и распределении белков на клеточном уровне. HPA Brain Atlas выложен в открытый доступ как подраздел сайта proteinatlas.org.