Biomolekulārais pundurkociņš: neironu zaru atzarošanas un nostiprināšanas kontrole

Biomolekulārais pundurkociņš: neironu zaru atzarošanas un nostiprināšanas kontrole

Šajā brīdī miljardi neironu jūsu smadzenēs izmanto savus triljonus savienojumu, lai jūs varētu izlasīt un saprast šo teikumu.

Pētot neironus, kas saistīti ar ožu, Kjušu universitātes Medicīnas zinātņu fakultātes pētnieki ziņo par jaunu mehānismu aiz biomolekulārā pundurkociņa, kas selektīvi stiprina šos savienojumus.

Kā neironu ķēdes laika gaitā sevi pārveido, īpaši agrīnā attīstības laikā, neirobioloģijā ir atklāts jautājums. Neironu attīstības sākumā neironi veido pārmērīgu savienojumu daudzumu, kas pakāpeniski tiek likvidēti, kamēr citi tiek stiprināti.

Pētot ožas neironu tipu, kas pelēm pazīstams kā mitrālā šūna, pētnieku grupa atklāja, ka olbaltumviela BMPR-2 ir viens no galvenajiem neironu sazarošanās selektīvās stabilizācijas regulatoriem un ka stiprināšanās notiek tikai tad, kad filiāle saņem signālus no citiem neironiem .

"Galvenais iemesls, kāpēc mēs izmantojam ožas neironus, ir tāpēc, ka tiem ir viegli piekļūt un tos pētīt, un mitrālajām šūnām attīstās tikai viena filiāle," skaidro Šuhei Aihara, pirmais pētījuma autors, kas publicēts Ziņojumi Cell.

"Kad ožas neirons atklāj noteiktu molekulu, kuru mēs smaržojam, tas nosūta signālu uz noteiktu" ceļa staciju "smadzeņu ožas spuldzē, ko sauc par glomerulu. Pēc tam šis signāls tiek nodots smadzenēs caur mitrālā šūnām. Viena mitrālā šūna saņem signālus par vienu specifisku smaržu. ”

Ļoti agrīnā attīstības stadijā šīs mitrālās šūnas nosūta zarus daudzos glomerulos. Laika gaitā šie zari, kas pazīstami kā dendrīti, tiek apgriezti, atstājot tikai vienu, spēcīgu saikni. Pētnieku grupa nolēma atklāt, kāda veida molekulārie signāli izraisīja vienas nozares atzīšanu par labu citiem.

Biomolekulārais pundurkociņš: neironu zaru atzarošanas un nostiprināšanas kontrole

Pēc tam, kad tika analizēti kandidātu faktori, kas zināmi kontrolē dendrīta augšanu un pārveidošanos no ārējiem signāliem, komanda koncentrējās uz olbaltumvielu BMPR-2.

"Kad mēs pārtraucām BMPR-2, mitrālās šūnas neizdosies selektīvajā stabilizācijā un veidos vairākus savienojumus ar vairākiem glomeruliem," skaidro Aihara. "Nākamajā solī mēs noskaidrojām, ka BMPR-2 ir saistīts ar proteīnu, ko sauc par LIMK, un tikai tad, kad BMPR-2 aktivizē šūnu signālproteīns, ko sauc par BMP, tas atbrīvo LIMK šūnā."

Ir zināms, ka LIMK aktivizē procesu, lai savāktu aktīnu, šūnas “skeletu”. Pēc aktivizēšanas aktīns sāk veidot garas šķiedras, kas stabilizē dendrītus.

Tomēr tas joprojām nepaskaidroja, kā šis mehānisms stiprina konkrētus dendrītus. Komandas nākamais solis bija atrast elementus, kas aktivizē LIMK. Viņu izmeklēšana lika viņiem identificēt labi zināmu neirotransmiteru glutamīnskābi kā vienu no faktoriem, kas sāk procesu.

“Glutamīnskābe ir nepieciešama signālu pārraidei starp neironiem. Kopā tas nozīmē, ka aktīna veidošanai ir nepieciešami gan BMP, gan neironu signāli, tādējādi izraisot stabila dendrīta izveidošanos, ”norāda Aihara.

“Tas ir kā bremzei un akseleratoram jūsu automašīnā. Jums jāatlaiž bremze, šajā gadījumā BMPR-2 atbrīvojot LIMK, un pēc tam nospiediet akseleratoru - neirotransmitera signālu, lai jūsu tehnika varētu virzīties uz priekšu. Vienlaicīgas vadības vai ievadīšanas nepieciešamība ir selektīvas filiāles stabilizācijas pamats. ”

Takeshi Imai, kurš vadīja komandu, secina: "Cerams, ka šie jaunie ieskati neironu attīstībā var ļaut turpināt izprast kritisko smadzeņu funkciju pamatmehānismus un iespējamo ārstēšanu patoloģijās, kuras uzsver sinapses disfunkcija."

"Mūsu nākamais solis ir atrast faktorus, kas veicina dendrītu atzarošanu, un mēs arī vēlamies noskaidrot, vai šis ožas spuldzes mehānisms ir būtisks visā neokorteksā."