חידה ארוכת שנים neurodevelopment עשוי הניבו את סוד מפתח. צוות בראשותו של מדענים ב -Weill Cornell Medical College אומר שהם קבעו כמה אירועים בקצות האקסון ארוך מאוד, רזה הנוירון של פיתוח להשפיע על שעתוק הגנים בחזרה בגרעין הרחוק של התא.
המחקר גם גילה את ההוכחה הראשונה אי פעם של גורם שעתוק - חלבונים המשפיעים על פעילות הגן - עבודה מחוץ גרעין התא.
הממצאים, שפורסמו בגיליון פברואר 1 מ-Nature Cell Biology, מדעני המוח יכול להביא להבנה טובה יותר של כיצד בתאי העצב לגדול ולהתחבר במהלך התפתחות בריאה, וכיצד תהליכים אלו עלולים ללכת שולל במחלות נוירולוגיות.
"מצאנו תהליך שבו חרוט צמיחה בקצה האקסון של פיתוח שולח אותות המפתח בחזרה גרעין התא להבטיח את הישרדותו של נוירון", מסביר בכיר מחבר המחקר ד"ר Samie ר Jaffrey, פרופסור לפרמקולוגיה בבית Weill Cornell Medical College . "בדרך זו, מערכת העצבים האנושית מתפתחת לאורך זמן, בחירת המסלולים העצביים קיימא מעל נוירולוגיות" מבוי סתום ". תהליך זה תלוי בסוג של תקשורת בין חרוט צמיחה הגרעין שאנחנו עכשיו לתאר ".
כפי שמסביר ד"ר Jaffrey, העובר המתפתח נושא נוירונים פעמים רבות יותר מאשר ישמרו לאחר הלידה. אלו נוירונים שהוקם שולחים ענפים ארוכים שנקרא אקסונים המבקשים מטרות ספציפיות - אצבע, למשל, או כליה או עין. בשנים האחרונות, מדענים גילו כי האקסון מגיע היעד שלה - אשר עשוי להיות סנטימטרים רבים מחוץ לגרעין - זה החושים אות בשם גורם הגדילה העצבי (NGF), אשר מיוצר על ידי רקמות היעד.
"רוב האקסונים לא להפוך אותו ליעד הנכון שלהם הנוירונים מתים באופן מתוכנת מראש", אומר ד"ר Jaffrey. "אבל זה נכון אקסונים לנווט ליעדים שלהם לזהות NGF אשר 'אומר" אל הנוירון "לא, אתה עשית את זה, אתה יכול לשרוד." אלה מקרים נדירים, נוירון את חייהם להיות חלק של מערכת העצבים. "
אבל איך זה לקבל מידע קריטי עברו חרוט צמיחה בקצה האקסון אל "מרכז הפיקוד" של התא את הגרעין?
"זו היתה תעלומה מרכזית ביקשנו להבהיר בעבודה זו", אומר ד"ר Jaffrey.
כדי לעשות זאת, וצוותו בדקו קונוסים צמיחה axonal עבור RNA שליח (mRNA) - חתיכות של חומר גנטי המסייעים לייצר חלבונים ספציפיים. הצוות השתמש בטכניקה חדשנית שפותחה על ידי מוביל המחקר ד"ר לואלין ג'יי קוקס, חוקר פוסט דוקטורט במעבדתו של ד"ר Jaffrey. הוא שידל האקסונים לגדול בצורה כזאת, כי מדענים הצליחו לדגום mRNA של קונוסים צמיחה לבד.
"בעשותם כך, הצלחנו לבנות ספריה של mRNA נמצא אותם קונוסים צמיחה", אמרה ד"ר קוקס.
הניסוי הניב הפתעה גדולה: סוג של mRNA שמייצר גורם שעתוק בשם CREB.
"מחקר קודם במקומות אחרים הראו כי CREB חיונית להישרדות הנוירונים," ד"ר Jaffrey אומר. "אבל אף אחד מעולם לא חשבתי שזה יכול להיות פעיל האקסון."
הצוות השתמש הבא טכנולוגיה חדשנית ניאון כדי לעקוב אחר פעילות של CREB בנוכחות של "אות הישרדות", NGF.
"צפינו CREB שיופקו בחרוט הצמיחה ואז ראיתי את זה לנסוע בחזרה לגרעין", אומר ד"ר Jaffrey. "זה היה מדהים - הוא הציע את החלבון axonally-מסונתז יכול להיות להם תפקיד בגרעין, מרחק רב מאוד משם."
זוהי CREB המיוצר axonally שנראה המפתח לכבות השמדה עצמית של נוירון מנגנון, הוא אומר. "CREB axonal נכנס לגרעין, שם הוא גורם ביטוי גנים אשר מבטיח כי נוירון בפיתוח ישרדו", אומר ד"ר Jaffrey.
זו אושרה בניסוי מאוחר יותר שבה הקבוצה סלקטיבי בוטל mRNA CREB מן האקסונים אבל לא לשאר הנוירון. "כשזה קרה, הנוירונים מת, אפילו בנוכחות NGF," ד"ר Jaffrey אומר. "זה מוכיח כי CREB axonal, לא CREB בגרעין, הוא שחקן מפתח פה."
הממצאים עשויים להיות השלכות גדולות המוח הולך קדימה. קודם כל, הם שופכים אור חדש על האופן שבו מערכת מורכבת של נוירונים ביניהם מתפתח לאורך זמן, איך סטיות במערכת יחסים האקסון אל הגרעין הזה עלול לפגום כי פיתוח.
"אנחנו גם תוהים אם סוג של תופעה ראינו עלולות להתרחש בנקודות אחרות בפיתוח, כגון כאשר האקסונים לנווט רקמות כדי למצוא את המטרות שלהם, או כאשר האקסונים להגיע מטרות ליצור סינפסות - הגשרים אלקטרוכימי בין הנוירונים, ו תאים היעד ", אומר ד"ר Jaffrey. "זה רכוש שהתגלתה של האקסון - היכולת שלה לייצר גורמי שעתוק שלה פונקציונלי - עשוי לאפשר אקסונים לתקשר עם גרעין ברחבי neurodevelopment".