Ученые института Солка обнаружили, что моторные нейроны получают множество сигналов, чтобы успешно перемещаться к месту назначения в организме, — пишет eurekalert.org со ссылкой на Neuron.
Ученые института Солка обнаружили, что моторные
нейроны получают множество сигналов, чтобы успешно перемещаться к
месту назначения в организме, — пишет eurekalert.org со
ссылкой на Neuron.
Нервная система полагается на сложное расписание и расположение
руководящих сигналов для нейронных аксонов — нитевидных проекций
– чтобы успешно достичь их место назначения в организме. Теперь
исследователи из Института Солка выясняют, как нейроны
ориентируются в сложной клеточной среде, прислушиваясь к
указаниям и одновременно отсеивая неуместные инструкции, чтобы не
заблудиться.
«В нервной системе насчитывается 100 триллионов соединений,
управляемых 20 000 генов, из которых, как известно, примерно 10
семейств генов участвуют в управлении аксоном. Мы хотели понять,
какие умные генетические системы используются природой для
подключения самой сложной биологической машины во Вселенной, —
говорит профессор Солка Сэмюэль Пфафф — старший автор и
исследователь Медицинского института Говарда Хьюза. — Таким
образом, мы решили исследовать, как моторные нейроны находят свои
связи с мышцами в теле, что очень важно для нашего мозга в деле
передачи информации нашим мышцам для обеспечения движения».
Мозг контролирует сотни различных мышц, чтобы обеспечить точное
движение. Во время развития двигательные нейроны в спинном мозге
расширяют свои аксоны за пределами центральной нервной системы,
чтобы соединиться с мышечными клетками в теле. Каждый моторный
нейрон зависит от набора генов, которые обеспечивают правильное
развитие аксона в мышцах.
«В самом широком смысле мы надеялись, что, выявив гены,
участвующие в аномальном развитии двигательных нейронов, мы
сможем лучше понять тонкости клеточной передачи сигналов в других
контекстах, таких как рак, — говорит первый автор Дарио Бонаноми,
бывший постдокторант лаборатории Пфаффа, в настоящее время
руководитель группы в Научном институте Сан Раффаэле. — Эта
работа не только показывает нам, как развивается нервная система,
но и как клетки, в более общем смысле, общаются, перемещаются и
создают структуры в организме».
Чтобы найти гены, важные для управления аксонами двигательных
нейронов, команда провела генетический скрининг и наблюдала, где
двигательные нейроны выращивали свои аксоны, используя зеленые
флуоресцентные белки в модели мыши, которую они спроектировали.
Затем команда проследила за аксонами, чтобы увидеть, когда были
приняты правильные и неправильные решения по росту. Посредством
этого отслеживания аксонов ученые идентифицировали мутацию гена,
которая привела к ошибочному выбору пути моторного аксона. В этом
случае аксоны двигательных нейронов шли в обход и не соединялись
должным образом с мышцами.
При более тщательном изучении исследователи обнаружили, что
двигательные нейроны поднимаются по краю спинного мозга, а не
выходят должным образом для достижения своих целей в мышцах.
Команда определила ген, отсутствие которого вызывает эту вредную
мутацию — p190, который, как ранее было известно, играет роль в
подавлении рака.
Исследователи организовали серию экспериментов, чтобы изучить,
как p190 влияет на аксоны, покидающие спинной мозг. Они
обнаружили, что, хотя аксоны обычно притягиваются к белку в
спинном мозге, называемому нетрином, в течение короткого
промежутка времени p190 действует как ослепляющий фактор, поэтому
аксоны игнорируют нетрин и выводятся за пределы спинного мозга.
Без p190 аксоны притягиваются к нетрину и не покидают спинной
мозг должным образом, поэтому никогда не соединяются с мышцами.
Пфафф — руководитель кафедры Бенджамина Х. Льюиса — добавляет:
«Эти результаты обеспечивают понимание невообразимой сложности,
которая характеризует общение клеток друг с другом».
Следующим шагом является изучение механизма контроля p190, и
того, какие факторы влияют на время его активности, говорят
исследователи.
[Фото: Viktoriia Kasyanyuk: ru.123rf.com]
Источник: www.eurekalert.org
