Howard Hughes Medical Institute (HHMI) peneliti telah diuraikan bagian kunci dari kode peraturan yang mengatur bagaimana motor neuron di sumsum tulang belakang terhubung ke otot-otot target tertentu pada tungkai.
Para peneliti mengatakan bahwa pemahaman kode ini dapat membantu kemajuan panduan dalam mengembalikan fungsi motorik neuron di tulang belakang tali orang yang telah rusak oleh trauma atau penyakit. Studi-studi menunjukkan bahwa kode - yang melibatkan anggota keluarga faktor transkripsi yang disandikan oleh gen Hox - juga bisa mengatur pembentukan sirkuit saraf tulang belakang lainnya. Sirkuit ini termasuk interneuron yang mengontrol pola neuron motor menembak dan neuron sensorik yang mengirimkan informasi umpan balik pada tindakan otot.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh penyidik HHMI Thomas M. Jessell, menerbitkan temuannya dalam edisi November 4, 2005, dari jurnal your . Jessell berkolaborasi pada studi dengan HHMI penelitian asosiasi Jeremy S. Dasen, Bonnie C. Tice dan Susan Brenner-Morton, yang semuanya berada di Universitas Columbia . Pekerjaan itu juga didanai oleh hibah dari Institut Nasional Neurologis Gangguan dan ALS Stroke dan Proyek.
Menurut Jessell, anggota keluarga gen Hox telah dikenal untuk mengatur aspek perkembangan otak, tetapi "beberapa orang telah membayar perhatian pada fakta bahwa gen ini juga dinyatakan di sumsum tulang belakang." Sebelumnya pekerjaan yang dilakukan oleh Dasen dan Jessell, bekerjasama dengan Jeh-Ping Liu, yang sekarang di University of Virginia, menetapkan bahwa protein tertentu Hox mengontrol diferensiasi neuron motorik ke dalam kolom di sumsum tulang belakang. Kolom ini, yang tersusun di sepanjang anterior-posterior dari bentuk, sumsum tulang belakang dalam fase awal organisasi motor neuron. Bahwa organisasi menentukan apakah motor neuron tumbuh dengan anggota badan atau target lainnya.
Penciptaan antibodi yang bereaksi dengan masing-masing 21 protein Hox diungkapkan oleh neuron motorik saraf tulang belakang merupakan kemajuan teknis penting yang memungkinkan para peneliti untuk memecahkan kode ini. Menggunakan antibodi ini, Dasen dan rekan menunjuk pola ekspresi protein masing-masing dalam set neuron motor yang proyek untuk otot-otot tungkai. "Setelah kami memiliki reagen tersebut, kami dapat memperoleh peta resolusi tinggi ekspresi Hox yang diperlukan untuk menangani aspek-aspek yang lebih kompleks fungsi Hox dalam diversifikasi motor neuron," kata Jessell.
Untuk memberikan gambaran tentang tingkat kompleksitas, Jessell menjelaskan, "ada beberapa kolom bermotor, namun dalam masing-masing kolom yang proyek-proyek untuk anggota badan sedikitnya ada lima puluh subtipe yang berbeda dari motor neuron, disebut kolam bermotor. Pekerjaan awal kami mengisyaratkan bahwa kode yang mendefinisikan identitas Hox kolom juga mungkin terlibat dalam membangun keragaman ekstrim kolam motor. "
Menggunakan antibodi terhadap protein Hox yang mendefinisikan neuron motor tulang belakang, Dasen dan rekan memetakan waktu dan lokasi dari masing-masing protein Hox diungkapkan oleh neuron motor yang proyek untuk sayap pada embrio ayam. "Ini menjadi jelas bahwa protein tersebut tidak secara acak diungkapkan, namun diekspresikan dalam pola yang sangat tepat yang berhubungan dengan anatomi didefinisikan neuron motorik kolam," kata Jessell.
Analisis fungsional Dasen mengungkapkan sebuah hirarki coding Hox. "Ia menemukan bahwa protein Hox terlibat dalam identitas kolam berbeda dari mereka yang terlibat dalam kolom identitas," kata Jessell. "Jadi dari data ini, ide mulai muncul bahwa dalam cluster Hox kromosom, beberapa protein Hox berdedikasi untuk aspek yang luas diferensiasi motor neuron, dan lainnya untuk aspek yang lebih halus diversifikasi akhirnya, apa yang mengkristal dari percobaan ini adalah kode. - - hubungan antara protein Hox terorganisir, organisasi kromosom mereka, dan diferensiasi dan konektivitas dari kolam neuron motor, "katanya.
Jessell kata kode ini muncul untuk memerintah tiga tingkat dari motor neuron organisasi: organisasi kolumnar yang memastikan bahwa proyek motor neuron ke bagian tubuh; organisasi divisi neuron motor yang menentukan apakah motor neuron untuk proyek otot-otot di bagian punggung atau ventral ekstremitas , dan akhirnya, motor neuron kolam identitas yang mengatur target otot setiap set neuron motor. Dalam satu set kunci dari eksperimen, Dasen menunjukkan bahwa perubahan dalam pola ekspresi Hox dalam neuron tertentu mengakibatkan perubahan dalam identitas motor neuron, dan konektivitas mereka ke target otot.