Study of the transcriptional regulation of α-synuclein
Authors: Ντερμεντζάκη Γεωργία 
Published: August 2021

Η νόσος του Πάρκινσον (ΝΠ) αποτελεί μια χρόνια νευροεκφυλιστική νόσο με άγνωστη μέχρι σήμερα αιτιολογική θεραπεία. Ένα από τα σημαντικότερα γονίδια που εμπλέκονται στη παθολογία της ΝΠ είναι η α-συνουκλεΐνη (SNCA), η οποία κωδικοποιεί για μια μικρή, νευρωνική, προσυναπτική πρωτεΐνη. Πλήθος μελετών υποστηρίζουν ότι η υπερέκφραση της SNCA οδηγεί σε φαινότυπους που προσομοιάζουν με τη ΝΠ σε διάφορα κυτταρικά και ζωικά μοντέλα. Παρόλα αυτά τα βιοχημικά μονοπάτια καθώς και τα ρυθμιστικά στοιχεία που ελέγχουν τα επίπεδα έκφρασής της παραμένουν σε μεγάλο βαθμό αδιευκρίνιστα. Προηγούμενα πειράματα στο εργαστήριο μας, στην κυτταρική σειρά PC12, έχουν δείξει ότι ο μεταγραφικός παράγοντας ZSCAN21 προσδένεται στη ρυθμιστική περιοχή του πρώτου εσωνίου της Snca και συμμετέχει ενεργά στη μεταγραφική της ρύθμιση. Βασιζόμενοι σε αυτό το εύρημα, στη παρούσα μελέτη διερευνήσαμε περαιτέρω τη δράση του ZSCAN21 στη ρύθμιση των επιπέδων της Snca σε πρωτογενείς καλλιέργειες νευρώνων καθώς και σε εγκεφάλους από επίμυες in vivo. Διαπιστώσαμε τη νευρωνική έκφραση του ZSCAN21 καθώς και τη διαφορική του ρύθμιση σε διακριτά αναπτυξιακά στάδια σε περιοχές του εγκεφάλου (από επίμυ) όπου εντοπίζεται και η ASYN. Επιπλέον, μέσω πειραμάτων ανοσοκατακρήμνισης χρωματίνης (CHIP), επιβεβαιώσαμε τη συμμετοχή του ZSCAN21 στο ρυθμιστικό σύμπλοκο-πρόσδεσης στη περιοχή του πρώτου εσωνίου της Snca σε καλλιέργειες φλοιού από επίμυ. Στοχευμένη σίγαση της έκφρασης του Zscan21 σε πρωτογενείς καλλιέργειες νευρώνων μέσω λεντι-ιών οδήγησε σε σημαντική αύξηση της Snca τόσο σε επίπεδο ενεργότητας του υποκινητή της όσο και σε επίπεδο mRNA και πρωτεΐνης. Αντίθετα, σίγαση του Zscan21 σε καλλιέργειες νευρικών βλαστικών κυττάρων (νευροσφαιρών, neurosphere cultures) είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση των επιπέδων της Snca. Στερεοταξική έγχυση αδενοσχετιζόμενων ιών (AAVs) έναντι του Zscan21 σε μετεμβρυϊκούς (postnatal) και ενήλικες επίμυες στην περιοχή του ιππόκαμπου, η οποία συνδέεται κύρια με τα μη κινητικά συμπτώματα της ΝΠ, δε μετέβαλε σημαντικά τα επίπεδα της Snca. Πειράματα υπερέκφρασης του Zscan21 σε πρωτογενείς φλοιϊκές καλλιέργειες από επίμυ μέσω αδενο-ιών (AVs) δεν αύξησαν σημαντικά τα επίπεδα της πρωτεΐνης του ZSCAN21, παρά τη σημαντική αύξηση στο επίπεδο του mRNA του Zscan21, υποδηλώνοντας ότι τα επίπεδα του ZSCAN21 πρέπει να υπόκεινται σε αυστηρό μετα-μεταγραφικό ή / και μετα-μεταφραστικό έλεγχο. Λαμβάνοντας υπόψιν τα παραπάνω αποτελέσματα διαπιστώνεται ότι ο ZSCAN21, ένας μεταγραφικός παράγοντας του οποίου τα πρωτεϊνικά επίπεδα ρυθμίζονται αυστηρά, εμπλέκεται ποικιλοτρόπως στη μεταγραφική ρύθμιση της Snca ανάλογα με το αναπτυξιακό στάδιο, τουλάχιστον στα in vitro συστήματα πρωτογενών καλλιεργειών που μελετήσαμε. Παρόλα αυτά, το γεγονός ότι δε παρατηρήθηκαν σημαντικές αλλαγές στα επίπεδα της Snca έπειτα από σίγαση του Zscan21 σε επίμυες ιn vivo, υποδηλώνει τη παρουσία αντιρροπιστικών μηχανισμών που συμμετέχουν στη ρύθμιση της. Επιπλέον, ανάλυση δειγμάτων ασθενών με ΝΠ και ατόμων ελέγχου, σχετικά με την εύρεση πιθανών πολυμορφισμών τόσο στη θέση πρόσδεσης του ZSCAN21 όσο και στο ευρύτερο τμήμα στη περιοχής του πρώτου εσωνίου της SNCA που περιέχει επιπλέον ρυθμιστικά στοιχεία δεν αποκάλυψε σημαντικές διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων. Το εύρημα αυτό υποδηλώνει ότι η γενετική πολυμορφία μέσα στη συγκεκριμένη περιοχή δε φαίνεται να συνεισφέρει στη παθογένεια της νόσου. Συνολικά, η πολυπλοκότητα της δράσης του ZSCAN21 στη ρύθμιση της Snca σε διαφορετικά συστήματα πρωτογενών καλλιεργειών νευρώνων, σε συνδυασμό με την απουσία επίδρασης του ZSCAN21 στα επίπεδα της SNCA στα in vivo πειράματα, συνηγορούν στο ότι η στόχευση του ZSCAN21 ως πιθανό θεραπευτικό μέσο δε φαίνεται να αποτελεί τη κατάλληλη επιλογή για τη ρύθμιση των επιπέδων της SNCA.