Howard Hughes Medical Institute forskare har upptäckt ett nytt sätt som hjärnans storlek att utveckla däggdjur kan regleras. De har identifierat en signalväg som styr inriktningen på vilket dela neurala stamceller klyvs under utveckling.
Hur dessa celler skivas under utveckling är avgörande eftersom i senare skeden av neurogenes, ger vertikala klyvning upphov till två mogna nervceller som är oförmögna att ytterligare uppdelning, medan horisontell klyvning ger ett neuron och ett stamceller som kan fortsätta att stödja hjärnans tillväxt.
Forskarna spekulerar att denna typ av reglerande beslutspunkt kan spela en kraftfull roll för att bestämma den ultimata storleken på däggdjur hjärnan. Ärftliga sjukdomar som orsakar hjärnan att utvecklas för liten eller för stor kan också påverka denna utveckling väg.
Howard Hughes Medical Institute utredare Li-Huei Tsai och forskarassistent Kamon Sanada, både vid Harvard Medical School , publicerade sina fynd i juli 15, 2005 numret av tidskriften Cell .
Forskarna drog på studier av andra forskare som visade att inriktningen på klyvning plan i dela neurala stamceller i neocortex avgör ödet för den resulterande dottercellerna. Dock var ingenting känt om molekylär signalering mekanism som reglerar beslut om att klyva ett eller annat sätt, sade Tsai.
Studier i bananflugor och rundmaskar hade antytt att stora reglerande molekyler som kallas heterotrimeric G-proteiner spela en roll i orientering av mitotiska spindlar som styr inriktningen av cell klyvning vid celldelning, eller mitos.
"Baserat på denna kunskap, visste vi att heterotrimeric G-proteiner var mycket goda kandidater som regulatorer av planet av celldelning i neurala prekursorer", sa Tsai.
"Och detta är en mycket viktig fråga, för hur dessa celler dela slutändan avgör det slutliga antalet celler som kommer att uppstå under hjärnans utveckling", sade hon.
Med hjälp av embryonala musen hjärnan som modell, sökte Sanada och Tsai att avgöra om G-proteiner spela en roll i utvecklingsländerna däggdjur hjärnan. I sin första experiment, nedsatt de funktion GAA subenheter av heterotrimeric G-proteiner, i u-musen hjärnan. De såg en dramatisk påverkan på inriktningen av cell klyvning att överproducera "postmitotic" neuroner - celler som inte längre kunde dela - på bekostnad av stamceller, som fortfarande kan dela sig. "Denna iakttagelse ledde till att vi ytterligare vill testa om nedskrivning av GAA har några konsekvenser för cell öde i division, eftersom det har spekulerats i att de olika division plan diktera ultimata antagandet cellen öde dotter celler", sa Tsai.