Isang longstanding palaisipan sa neurodevelopment maaaring may yielded up ng isang mahalagang lihim. Sabi ng isang team na humantong sa pamamagitan ng mga siyentipiko sa Weill Cornell Medical College natukoy na nila kung paano ang mga kaganapan sa pinakadulo na mga tip ng mahaba ang pagbuo ng neuron, paglangoy ng axon nakakaapekto sa gene pagkasalin pabalik sa malayong nucleus ang cell.
Din nagsiwalat ng pag-aaral Ang unang-kailanman na katibayan ng isang kadahilanan ng pagkakakopya-proteins na impluwensiya ng mga gene aktibidad - nagtatrabaho sa labas ng nucleus ng cell.
Ang mga natuklasan, nai-publish sa ang isyu ng Pebrero 1 ng Kalikasan Cell Biology, ay maaaring dalhin neuroscientists mas mas mahusay na-unawa sa kung paano ang mga cell magpalakas ng loob lumago at kumonekta sa panahon ng malusog development, at kung paano ang mga proseso na ito ay maaaring maligaw sa neurological sakit.
"Nakakita kami ng isang proseso kung saan ang paglago kono sa tip sa pagbuo ng axon ay nagpapadala key signal pabalik sa nucleus cell upang masiguro ang kaligtasan ng neuron," paliwanag senior pag-aaral may-akda Dr. Samie R. Jaffrey, iugnay propesor ng pharmacology sa Weill Cornell Medical College . "Sa ganitong paraan, ang tao kinakabahan sistema develops sa paglipas ng panahon, ang pagpili ng mga mabubuhay neural pathways sa patay dulo ng neurological '.' Ang prosesong ito hinges sa ang uri ng komunikasyon sa pagitan ng paglago kono at ang nucleus na namin ngayon ilarawan. "
Tulad ng Dr. Jaffrey nagpapaliwanag, ang pagbuo sanggol ay nagdadala ng maraming beses na mas neurons kaysa ito ay kumuha ng matapos kapanganakan. Mga bagong nabuo neurons magpadala mahaba sanga na tinatawag na mga axons na humingi tiyak na nagta-target - isang daliri, halimbawa, o isang bato o isang mata. Sa nakaraang taon, ang mga siyentipiko natuklasan na ng axon ang naabot nito target - na maaaring maraming mga sentimetro ang layo mula sa nucleus - ito pandama ng isang senyas na tinatawag na kabastusan paglago kadahilanan (NGF), na kung saan ay ginawa ng mga target tissues.
"Karamihan sa mga axons ay hindi kailanman gawin ito sa kanilang wastong patutunguhang at ang mga neurons mamatay off sa isang preprogrammed na paraan," Dr Jaffrey sabi. "Ngunit ang mga axons na tama-navigate sa kanilang mga destinasyon makita ang NGF na nagsasabing 'sa neuron ang' Hindi, nagawa mo ito, maaari mong mabuhay. ' Sa mga kaso rarer na ito, ang neuron sa buhay upang maging bahagi ng sistema ng nerbiyos. "
Ngunit kung paano ang kritikal na impormasyon na ito kumuha ng lumipas mula sa kono paglago sa dulo ng axon na ang bumalik sa cell "command center," ang nucleus?
"Iyon ay sa gitnang misteryo na hinahangad namin i-clear sa trabahong ito," Dr. Jaffrey sabi.
Upang gawin ito, ang kanyang koponan sa napagmasdan axonal cones paglago para sa mensahero RNA (mRNA) - Ang mga bits ng genetic materyal na tulong gumawa ng tiyak na mga proteins. Ang koponan na ginamit isang makabagong bagong pamamaraan na binuo sa pamamagitan ng pag-aaral lead may-akda Dr. Llewellyn J. Cox, Postdoctoral researcher sa Dr. Jaffrey lab. Siya coaxed na axons na lumago sa paraan na ang mga siyentipiko ay makapag-sample mRNA sa paglago cones nag-iisa.
"Sa pamamagitan ng paggawa nito, kami ay magagawang upang bumuo ng isang library ng mRNA na natagpuan sa mga cones paglago," Dr Cox sinabi.
Ang eksperimento ay yielded ng isang malaking sorpresa: isang uri ng mRNA na gumagawa ng isang pagkasalin kadahilanan na tinatawag CREB.
"Bago pananaliksik sa ibang lugar ay ipinapakita na CREB ay mahalaga sa neuronal kaligtasan ng buhay," Dr. Jaffrey sabi. "Ngunit walang sinuman ay kailanman naisip ang maaaring maging aktibo sa ang axon."
Koponan Ang susunod na ginamit pagputol-gilid fluorescent teknolohiya upang subaybayan ang CREB ng aktibidad sa ang pagkakaroon ng "signal ng kaligtasan ng buhay," NGF.
"Kami watched CREB ginawa sa kono paglago at pagkatapos ay nakita ito paglalakbay pabalik sa sa nucleus," Dr. Jaffrey sabi. "Ito ay lubhang kataka-taka - iminungkahing ito na ang axonally-synthesized protina ay maaaring magkaroon ng isang papel sa nucleus, isang napaka-long distance ang layo."
Ito ay ito axonally ginawa CREB na lumilitaw sa mga key upang lumipat-off ang self-destruct mekanismo ang neuron, sabi niya. "Ang axonal CREB nagpasok sa nucleus, kung saan ito induces gene expression na nagsisiguro na ang pagbuo ng neuron ay mabuhay," Dr. Jaffrey sabi.
Ito ay nakumpirma sa isang mamaya eksperimento kung saan ang koponan ng selectively buwag CREB mRNA mula sa axons ngunit hindi ang natitirang bahagi ng neuron. "Kapag na nangyari, ang mga neurons ay namatay, kahit na sa pagkakaroon ng NGF," Dr. Jaffrey sabi. "Ito nagpapatunay na axonal CREB, hindi CREB sa nucleus, ay ang mga key player dito."
Ang mga natuklasan ay maaaring magkaroon ng malaking implikasyon para sa neuroscience pasulong. Una sa lahat, sila malaglag ang mahalagang bagong liwanag sa kung paano develops ang kumplikadong sistema ng mga interconnected neurons paglipas ng panahon, at kung paano aberrations sa ito axon-to-nucleus relasyon ay maaaring makasira na development.
"Din kami wondering kung ang uri ng kababalaghan na namin sinusunod ay maaaring mangyari sa iba pang mga punto sa pag-unlad, tulad ng kapag ang mga axons navigate sa pamamagitan ng mga tissues upang mahanap ang kanilang mga target o kapag dumating ang mga axons sa mga target at lumikha ng mga synapses - ang mga tulay electrochemical sa pagitan ng neurons, at target na mga cell, "Dr. Jaffrey sabi. "Ito natuklasan bagong ari-arian ng axon-kanyang kakayahan upang makabuo ng kanyang sariling gumagana kadahilanan pagkasalin - maaaring payagan ang mga axons sa makipag-ugnayan sa nucleus sa buong neurodevelopment."