Aju töös mängib valk BDNF tähtsat rolli. See valk käitub justkui väetisena, mis aitab ajurakkudel kasvada ehk loob närvirakkude uued ühendused ning säilitab olemasolevaid. Selle tagab aju kohanemisvõime, mis mõjutab õppimist, mäluprotsesse ning isegi inimese käitumist.

Häiringud valgu tasakaalus on seotud mitme neuroloogilise ja psühhiaatrilise haigusega, sealhulgas depressiooni, ärevushäirete ja neurodegeneratiivsete haigustega nagu Alzheimeri ja Huntingtoni tõvega.

Tallinna Tehnikaülikooli teadlased avastasid geeniregulatsioonis uue kihi, mis aitab ajul kontrollida, kuidas ja millal toota BDNF-i. Uuringu juhtivautor Eli-Eelika Esvald rääkis, kuidas on teada, et BDNF on aju tervise jaoks hädavajalik ning et selle vähene tase on seotud depressiooni, skisofreenia ja Alzheimeri tõvega "Siiani ei olnud päris selge, mis täpselt kontrollib BDNF-i enda tootmist. Oleme nüüd mitu sammu edasi liikunud," lausus ta.

Uue teadmise jaoks uurisid teadlased rotte. Täpsemalt vaatasid nad, millised molekulaarsed mehhanismid kontrollivad BDNF-geeni sisse- ja väljalülitamist. Seejuures keskendusid nad kahele peamisele signaalile, mis mõjutavad BDNF-i tootmist: närvirakkude aktiivsusele, mis on oluline näiteks õppimisel ning BDNF-valgu enda tagasiside signaalidele.

Töörühm tuvastas võtmevalgud, mis seonduvad BDNF-geeni avaldumist mõjutavate piirkondadega ning juhivad selle avaldumist. Peale selle suutsid teadlased kinnitada nende valkude seondumist BDNF-geenidega ka katseloomade ajukoes. Kokku leidis Tallinna Tehnikaülikooli teadlased kolm võtmevalku: ATF2, MYT1L ja EGR1. Kuigi nende samade valkude rolli närvisüsteemis on uuritud ka varem, annab TTÜ teadlaste töö varasemast märksa üksikasjalikuma pildi, kuidas BDNF-i tootmist ajus täpselt juhitakse.

Piltlikult käituvad valgud nagu orkestri liikmed. Kui neuronid hakkavad langema või saavad keemilise signaali, astuvad mängu dirigendid, et vajadusel BDNF-geeni tootmist kas võimendada või pidurdada. Uuring näitas, et valgud ei tegutse eraldi, vaid moodustavad dünaamilise ja peenhäälestatud süsteemi, sest võivad kinnituda samadele BDNF-geeni kontrollpiirkondadele. Vahel nad konkureerivad, vahel aga tugevdavad üksteist – nii nagu heas orkestriski. 

Sõltuvalt sellest, milline valk või valkude kombinatsioon parajasti geenile seondub, võib BDNF valgu tootmine kas suureneda, väheneda või püsida muutumatuna. See keerukas konkurentsi- ja koostöösüsteem võimaldab ajus täpselt reguleerida BDNF-i taset vastavalt hetkevajadusele.

Uuring näitas ka esmimest korda, et mõned BDNF-geeni juhtivad valgud reageerivad väga eriliselt signaalidele. Näiteks hakkab USF-valkude perekond tööle peamiselt närvirakkude aktiivsuse kasvades, samas kui AP1-valgud hakkavad tegutsema eelkõige vastusena BDNF-i enda signaalile. Selline spetsiifilisus aitab ajul erinevaid olukordi täpsemalt eristada ning neile vastavalt reageerida.

BDNF-i taseme regulatsiooni parem mõistmine võib aidata luua depressiooni või neuroarenguliste häirete raviks sihipärasemaid ravimeetodeid. Selle asemel, et manustada valku kunstlikult või mõjutada närvirakke väga üldiselt, võib olla on tulevikus võimalik luua ravimeid, mis sihivad kitsamalt töö käigus avastatud regulaatorvalke või nende toimemehhanisme.

"Me ei taha lihtsalt BDNF-i väljastpoolt juurde anda, vaid mõista, kuidas aju saaks ise seda loomulikul viisil ja õigel ajal tootma hakata," selgitas uurimisrühma juht Tõnis Timmusk. Piltlikult öeldes, ei kasutaks farmakoloogid aju mõjutamiseks enam haamrit vaid täppiskirurgi skalpelli.

Uurimus ilmus mainekas ajakirjas The Journal of Neuroscience.