Epigenetic control of transposable elements in brain and brain disorders.

چکیده اصلی

Once considered somewhere between inert ('junk DNA') and parasitic ('selfish genetic elements'), transposable elements (TEs) are increasingly appreciated as inseparable from the healthy functioning of eukaryotic genomes. The ubiquitous TE sequences that make up about half of the human genome are sources of the physical genetic material necessary for establishing distinct domains of chromatin architecture, generating non-coding RNAs (ncRNAs), expanding transcription factor regulatory networks, and providing cis-regulatory elements to enable complex gene expression patterns. Given the critical roles for TEs in core genomic functions, the circumstances in which TEs become dysregulated are increasingly being explored in the context of human disease. While most TEs are silenced by host-mediated epigenetic and transcriptional mechanisms, certain tissues and cell types are noted to experience considerable TE transcription. The brain and nervous tissues notably exhibit highly dynamic TE activity, both in response to experience and across the lifespan. Here, we review the current state of research into epigenetic regulation of and by TEs with a focus on the brain. We explore the intersection of epigenetics and TEs in brain cell types, with emphasis on DNA and histone methylation, ncRNAs and small RNAs, and the function of TE-regulating transcription factors. We explore how epigenetic mechanisms involved in brain TE regulation may become dysfunctional in the context of neurodevelopmental, neurodegenerative, and neuropsychiatric disorders. We present and synthesize the mounting evidence implicating the epigenetic control of brain TEs as an under-explored mechanism in these complex disorders.

ترجمه فارسی چکیده

عناصر جابه‌جاکننده (TE) که قبلاً بین غیرفعال ('DNA زباله') و پارازیت ('عناصر ژنتیکی خودخواه') قرار داشتند، اکنون به عنوان بخشی inseparable از عملکرد سالم ژنوم‌های یوکاریوتیک در نظر گرفته می‌شوند. این توالی‌های فراگیر TE که حدود نیمی از ژنوم انسانی را تشکیل می‌دهند، منابع ماده ژنتیکی فیزیکی لازم برای ایجاد حوزه‌های متمایز معماری کروماتین، تولید RNAهای غیرکدینگ (ncRNA)، گسترش شبکه‌های تنظیمی فاکتورهای ترنسکریپتونی و ارائه عناصر تنظیمی cis برای امکان الگوهای پیچیده بیان ژن هستند. با توجه به نقش‌های حیاتی TE در توابع ژنوم اصلی، شرایطی که در آن TEها دچار بی‌نظمی می‌شوند، در زمینه بیماری‌های انسانی به طور فزاینده‌ای بررسی می‌شوند. در حالی که اکثر TEها توسط مکانیسم‌های اپی‌ژنتیک و ترنسکریپتونی میزبان ساکت می‌شوند، با این حال بافت‌ها و نوع‌های سلولی خاصی تجربه قابل توجهی از ترنسکریپشن TE گزارش شده‌اند. مغز و بافت‌های عصبی به طور قابل توجهی فعالیت پویای TE را نشان می‌دهند، هم در پاسخ به تجربه و هم در طول عمر. در اینجا، ما وضعیت فعلی تحقیقات در مورد تنظیم اپی‌ژنتیک TEها با تمرکز بر مغز را مرور می‌کنیم. ما تعامل اپی‌ژنتیک و TEها در نوع‌های سلولی مغزی را با تأکید بر متالسیلاسیون DNA و هیستون، ncRNAها و RNAهای کوچک، و عملکرد فاکتورهای ترنسکریپتونی تنظیم‌کننده TE بررسی می‌کنیم. ما بررسی می‌کنیم که چگونه مکانیسم‌های اپی‌ژنتیک درگیر در تنظیم TEهای مغز ممکن است در زمینه اختلالات رشد عصبی، نورودژنراتیو و روان‌پزشکی دچار نقص شوند. ما شواهد فزاینده‌ای را که کنترل اپی‌ژنتیک TEهای مغز را به عنوان یک مکانیسم کمتر بررسی شده در این اختلالات پیچیده درگیر می‌کند، ارائه و ترکیب می‌کنیم.

متن کامل اصلی