Gen Tob po raz pierwszy scharakteryzowano w roku 1996 w dawnym laboratorium prof. Tadashi Yamamoto w Japonii. Jest on dobrze znany z roli, jaką odgrywa w przeciwdziałaniu nowotworom. Inne badania wykazały, że bierze on również udział w regulacji cyklu komórkowego i odpowiedzi immunologicznej organizmu.

Nazwa Tob pochodzi od japońskiego czasownika "tobu", który oznacza latać lub skakać. To dlatego, że gdy komórka jest wystawiona na bodziec, poziom białka wytwarzanego pod wpływem Tob bardzo szybko wzrasta.

Teraz naukowcy z Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) przeprowadzili multidyscyplinarne badania, które łączyły biologię molekularną z neuronauką. Eksperymentując na myszach odkryli, że gen Tob poprawia odporność na stres - odgrywa ważną rolę w zwalczaniu depresji, strachu i lęku.

Najpierw wystawiono myszy na stres - i zgodnie z oczekiwaniami zaobserwowano wzrost poziomu białka kogowanego przez gen Tob. Następnie badano myszy, które urodziły się bez genu Tob - wykazywały one objawy strachu i zachowania sugerujące depresję, co można wyjaśnić zmienionymi połączeniami funkcjonalnymi pomiędzy hipokampem a korą przedfrontową. Na przykład gdy mysz z genem Tob została umieszczona w wiadrze z wodą - to pływała i próbowała uciec, podczas gdy mysz bez genu Tob tylko pływała. Taki brak woli walki z trudną sytuacją jest jednym ze sposobów, w jaki badacze stwierdzają, że zwierzę ma depresję.

Neurony w hipokampie wykazywały zwiększone pobudzenie i zmniejszone hamowanie. Co ciekawe, aktywność genu Tob w hipokampie była ważna dla zmniejszenia strachu i depresji, ale nie lęku (w odróżnieniu od mającego zdefiniowana przyczynę strachu, lęk to odczucie nieokreślonego zagrożenia). Lęk wydaje się być kontrolowany przez inną od hipokampa część mózgu.

Jak wyjaśnił dr Youssef, kiedy myszy są umieszczane dzień po dniu w miejscu, które wywołuje wspomnienie strachu, zwykle uczą się, że nie jest tam tak źle, i mniej się boją. Tymczasem myszy bez genu Tob nadal wykazywały zwiększony poziom strachu, obserwowany jako zastyganie w bezruchu (freezing), nawet po kilku dniach.

Zdaniem autorów odkrycie roli genu Tob w przypadku depresji, strachu i lęku może mieć wielkie znaczenie dla opracowania nowych terapii stresu.

„Gen Tob jest powiązany z wieloma różnymi zjawiskami, ale praca nad mózgiem jest szczególnie trudna” – zaznaczył prof. Yamamoto.

Badacze połączyli siły z byłym doktorantem OIST, dr Hiroaki Hamadą z Neural Computational Unit. Dzięki technice rezonansu magnetycznego (MRI) odkryli, że łączność pomiędzy dwoma kluczowymi miejscami regulującymi odporność mózgu na stres została zmieniona po usunięciu genu Tob w hipokampie i korze przedczołowej.

Aby dokładniej zbadać rolę, jaką gen Tob odgrywa w hipokampie naukowcy wprowadzili ten gen tylko i wyłącznie do hipokampu myszy pozbawionych genu Tob. Poziom strachu i depresji wrócił do normy, ale poziom lęku nadal był podwyższony.

Następnie naukowcy zrobili coś przeciwnego – stworzyli mysz, która nie miała genu Tob w komórkach hipokampa, ale miała go w komórkach reszty ciała. W tym przypadku myszy miały normalny poziom lęku, ale zwiększony - strachu i depresji.

"Doszliśmy do wniosku, że gen Tob w hipokampie tłumi strach i depresję" – wyjaśnił dr Youssef. - "Ale tłumienie lęku musi być regulowane przez inną część mózgu".

Badania funkcjonowania neuronów w hipokampie myszy bez genu Tob wykazały, że ich pobudzanie wzrosło, podczas gdy hamowanie uległo zmniejszeniu, co wpływając na ogólną równowagę mogłoby zmieniać zachowanie myszy.

Z kolei analizy molekularne przeprowadzone po narażeniu myszy na stres wskazywały, że pod wpływem stresu ekspresja genu zmienia się już po 15 minutach od wystawienia myszy na stres.wyłaczenie dziłania genu Tob miało wpływ na inne geny i białka. Sugeruje to, że gen Tob prawdopodobnie ma wiele bezpośrednich i pośrednich oddziaływań.

Więcej - na stronie publikacji źródłowej (DOI: 10.1038/s41398-022-02078-7). (PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ zan/