Biomolekuláris bonsai: Az idegsejtek metszésének és megerősítésének ellenőrzése

Biomolekuláris bonsai: Az idegsejtek metszésének és megerősítésének ellenőrzése

Ebben a pillanatban az agyad neuronjainak milliárdjai használják egymilliárd kapcsolatukat, hogy lehetővé tegyék számodra a mondat elolvasását és megértését.

A szaglásban részt vevő idegsejtek tanulmányozásával a Kyushu Egyetem Orvostudományi Karának kutatói új mechanizmusról számolnak be a biomolekuláris bonsai mögött, amely szelektíven erősíti ezeket a kapcsolatokat.

Az, hogy a neuronális áramkörök hogyan alakítják át önmagukat az idő múlásával, különösen a korai fejlődés során, nyitott kérdés a neurobiológiában. Az idegsejtek fejlődésének kezdetén az idegsejtek túlzott mennyiségű kapcsolatot hoznak létre, amelyek fokozatosan megszűnnek, miközben mások megerősödnek.

Az egerekben mitrális sejtként ismert szagló idegsejtek típusát tanulmányozva a kutatócsoport megállapította, hogy a BMPR-2 fehérje az idegsejtek szelektív stabilizálásának egyik legfontosabb szabályozója, és hogy az erősödés csak akkor következik be, amikor az ág más idegsejtektől kap jeleket .

"A szagló neuronok fő oka az, hogy könnyen hozzáférhetők és tanulmányozhatók, és a mitrális sejtek csak egyetlen ágat fejlesztenek" - magyarázza Shuhei Aihara, a tanulmány első szerzője. Jelentések Cell.

„Amikor a szagló idegsejt egy specifikus molekulát észlel, amelyet szagolunk, az a jelet az agy szaglógömbjének egy glomerulusnak nevezett„ útállomására ”küldi. Ezt a jelet aztán mitrális sejteken keresztül továbbítja az agyba. Egy mitrális sejt egy adott szagért kap jeleket. ”

A fejlődés nagyon korai szakaszában ezek a mitralis sejtek sok glomerulusba küldik el az ágakat. Az idő előrehaladtával ezeket az ágakat - úgynevezett dendriteket - levágjuk, hogy csak egyetlen, erős kapcsolat maradjon. A kutatócsoport arra vállalkozott, hogy feltárja, milyen molekuláris jelek okozzák az egyik ág előnyben részesítését a többiekkel szemben.

Biomolekuláris bonsai: Az idegsejtek metszésének és megerősítésének ellenőrzése

Miután elemezte a dendrit növekedését szabályozó és az extrinsic jelektől való átalakulásról ismert jelölt tényezőket, a csapat a BMPR-2 fehérjére koncentrált.

"Amikor megzavartuk a BMPR-2-t, a mitralis sejtek kudarcot vallanak a szelektív stabilizációban, és több kapcsolatot hoznak létre több glomerulussal" - magyarázza Aihara. "Következő lépésünkben azt tapasztaltuk, hogy a BMPR-2 kötődik egy LIMK nevű fehérjéhez, és csak akkor szabadítja fel a sejtet a LIMK-nek, ha a BMPR-2-t a BMP nevű sejtjelző fehérje aktiválja."

A LIMK köztudottan aktiválja a folyamatot az aktin, a sejt „csontvázának” összegyűjtésére. Aktiválása után az aktin hosszú szálakat kezd építeni, amelyek stabilizálják a dendriteket.

Ez azonban még mindig nem magyarázta meg, hogy ez a mechanizmus miként erősíti meg a specifikus dendriteket. A csapat következő lépése az volt, hogy megtalálja azokat az elemeket, amelyek aktiválják a LIMK-t. Vizsgálatuk arra késztette őket, hogy azonosítsanak egy jól ismert neurotranszmittert, a glutaminsavat, mint az egyik tényezőt, amely elindítja a folyamatot.

„A glutaminsav szükséges az idegsejtek közötti átvitelhez. Ez együttvéve azt jelenti, hogy mind a BMP, mind az idegi jelekre szükség van az aktin kialakításához, ezáltal stabil dendrit felépítését indukálja ”- állítja Aihara.

- Olyan, mint a fék és a gázpedál az autójában. Ki kell engednie a féket, ebben az esetben a BMPR-2-t, elengedve a LIMK-ot, majd nyomja meg a gázpedált - a neurotranszmitter jelét -, hogy gépe előreléphessen. A szelektív ágstabilizálás alapja az egyidejű vezérlés vagy bemenetek szükségessége. ”

Takeshi Imai, aki a csapatot vezette, arra a következtetésre jutott: "Remélhetőleg ezek az új idegfejlődési betekintések a kritikus agyi funkciók mögött álló alapvető mechanizmusok további megértéséhez és a szinaptikus diszfunkció által aláhúzott patológiák lehetséges kezeléséhez vezethetnek."

"A következő lépésünk megtalálni azokat a tényezőket, amelyek elősegítik a dendrit metszését, és azt is meg akarjuk nézni, hogy ez a szaglógumó mechanizmusa alapvető-e az egész neocortexben."