Interakcje genów nadzorują rozwój i aktywność mózgu
Naukowcy poczynili ogromny krok naprzód w kierunku rozwiązania łamigłówki, skąd neuron wie dokładnie, gdzie powinien się rozwinąć i kiedy połączyć się z inną komórką nerwową. Naukowcy z Instytutu Neurobiologii im. Maxa Plancka w Niemczech odkryli, że interakcja dwóch genów pomaga rozwijającym się neuronom zrozumieć w odpowiedniej chwili, że już dotarły do docelowego obszaru w mózgu muszki owocówki. Dzięki tym badaniom, których wyniki zostały zaprezentowane w czasopiśmie Nature Neuroscience, naukowcy mogą ustalić podobne mechanizmy, które mogą wpływać na rozwój mózgu kręgowców, skutecznie pogłębiając naszą wiedzę na temat niektórych zaburzeń rozwojowych. Układ nerwowy znany jest ze swojej złożoności. Mózg człowieka składa się z około 100 miliardów komórek nerwowych, które są odpowiedzialne za łączenie się z określonymi, innymi komórkami w czasie rozwoju mózgu. Brak tych połączeń doprowadzi do dysfunkcji organizmu. Każda komórka nawiązuje połączenia z sąsiednimi komórkami, a następnie wysyła długi przewód łączący, akson, do innego obszaru mózgu. Po osiągnięciu celu akson łączy się z lokalnymi neuronami. Powstaje łańcuch przetwarzania, który umożliwia nam wykonywanie wielu czynności, takich jak dostrzeżenie i rozpoznanie szklanki, sięgnięcie po nią i chwycenie jej. Brak odpowiednich połączeń spowoduje upośledzenie zdolności do wykonania tej czynności od początku do końca. Innymi słowy neurony muszą ustanowić połączenia z odpowiednimi komórkami partnerskimi, aby zapewnić skuteczne funkcjonowanie. "Utworzenie dokładnie zdefiniowanych połączeń synaptycznych między konkretnymi neuronami ma zasadnicze znaczenie dla przetwarzania informacji w mózgu" - czytamy w artykule. "Synapsy często tworzą struktury, które odzwierciedlają funkcjonalną organizację styków synaptycznych. W jaki sposób aksony dokonują selekcji właściwej warstwy synaptycznej w czasie rozwoju?" - pytają naukowcy. "Mechanizmy leżące u podstaw tworzenia warstw synaptycznych nadal są niejasne, aczkolwiek zidentyfikowano kilku ważnych graczy molekularnych." Naukowcy z Instytutu im. Maxa Plancka, wraz z kolegami z Uniwersytetu w Kioto oraz Japońskiej Agencji Nauki i Technologii, zbadali sposób, w jaki akson orientuje się, kiedy należy przestać się rozwijać i rozpocząć łączenie z sąsiednimi komórkami. Przeanalizowali funkcjonowanie genów wpływających na układ wzrokowy muszki owocówki. Odkryli, że układ wzrokowy muszki owocówki może rozwinąć się jedynie pod warunkiem współpracy dwóch genów, które generują białka "Golden Goal" i "Flamingo". Umiejscowione na koniuszku rozwijającego się aksonu białka te wydają się kompilować informacje na temat swojego środowiska, pochodzące z otaczającej tkanki. Neurony wykorzystują te informacje do poruszania się po mózgu i rozpoznawania docelowego obszaru. Mówiąc krótko, badania pokazały, że powstanie zaburzenie, kiedy jeden z genów jest nieaktywny lub jeżeli wystąpi rozbieżność między aktywnością genów prowadząca do tego, że akson przestanie się rozwijać, zanim dotrze do docelowego obszaru. "Zakładamy, że bardzo podobne mechanizmy występują również w innych organizmach, w tym u ludzi" - mówi Takashi Suzuki z Instytutu Neurobiologii im. Maxa Plancka, naczelny autor raportu z badań. "Jesteśmy teraz na dobrej drodze do zdobycia wiedzy o tym jak manipulować komórkami w taki sposób, aby były przekonane, że dotarły do docelowego obszaru." Odkrycia mogą pomóc naukowcom w opracowaniu nowych sposobów walki z zaburzeniami rozwojowymi i kierowania regeneracyjnych komórek nerwowych z powrotem do ich starych miejsc łączenia.Więcej informacji: Instytut Neurobiologii im. Maxa Plancka: http://www.neuro.mpg.de/english/index2.html Uniwersytet w Kioto: http://www.kyoto-u.ac.jp/en Japońska Agencja Nauki i Technologii: http://www.jst.go.jp/EN/ Nature Neuroscience: http://www.nature.com/neuro/index.html
Kraje
Niemcy, Japonia