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L'étude se démêle le programme de épissure de développement qui introduit la maturation neuronale

Les neurones, ou des cellules nerveuses, dans le cerveau communiquent les uns avec les autres en transmettant les signes électriques, ou des potentiels d'action allumants, par de longs procédés nommés les axones (qui envoient des signes) et dendrites (qui reçoivent des signes). La capacité des potentiels d'action d'allumage, entre d'autres fonctionnements des neurones matures, doit être acquise pendant le développement et la maturation neuronale. Cependant, les mécanismes moléculaires régissant ce procédé complexe sont jusqu'ici mal compris.

Pour enlever loin aux couches compliquées qui régissent le développement des neurones, une équipe de recherche a abouti par Chaolin Zhang, PhD, professeur adjoint dans la biologie de systèmes et les biochimies et la biophysique moléculaire et le Hynek Wichterle, PhD, professeur agrégé en pathologie et biologie cellulaire, neurologie, et neurologie, au centre pour la biologie et la maladie de neurone moteur, le centre médical d'Université de Columbia, orientations à un niveau d'épissage alternatif appelé réglementaire moléculaire. L'épissage alternatif est un procédé de produire des transcriptions et des variantes multiples de protéine en joignant différentes combinaisons des segments de codage. Ce procédé est hautement dynamique pendant le développement neural avec les contacts spectaculaires des configurations de épissure dans les milliers de gènes, qui produisent un répertoire des produits de protéine exigés aux stades de développement spécifiques.

Un régulateur principal d'épissage alternatif est la famille de Rbfox des protéines, qui sont enrichies dans des neurones et précédemment ont été liées aux troubles neurodevelopmental, y compris l'autisme, la schizophrénie, et l'épilepsie.

Dans une étude neuve, le 1er février publié dans le neurone, Zhang, Wichterle, et leur équipe ont déterminé cette perte de résultats de gènes de Rbfox dans un « embryonnaire comme » le programme de épissure. D'une manière primordiale, ils ont observé une perturbation significative de l'ensemble du segment d'initiale d'axone (AIS), une structure sous-cellulaire à la partie proximale de l'axone important pour le groupement des canaux ioniques, et ainsi, pour des neurones pour allumer des potentiels d'action. Les neurones sains ont besoin de potentiels d'action de communiquer avec d'autres cellules. À cet effet, l'équipe a recensé que Rbfox règle l'épissure du gène d'Ankyrin-G, qui code la soi-disant « protéine de moyeu d'interaction » dans l'AIS, et a constaté que le changement de l'épissure dans un petit segment de ce gène le rend impossible de remplir son fonctionnement normal en dispensant l'AIS. En collaboration avec le laboratoire du M. KE Xu chez Uc Berkeley, l'équipe a déterminé que c'est à cause de l'accumulation et de la distribution anormales d'Ankyrin-G dans l'AIS.

« On le sait déjà que Rbfox est important pour l'ARN de réglage épissant mais ce qui n'est pas compris est sa cotisation à la maturation neuronale et le quel phénotypes cellulaires spécifiques elle règle, » dit M. Zhang. « Nous avons choisi un phénotype important qu'il règle, qui mène à quel point l'excitabilité neuronale est réglée. Les neurones communiquent par des potentiels d'action allumants, et si ce procédé est perturbé alors le neurone ne peut pas réaliser sa fonction correctement. »

Les potentiels d'action, également connus sous le nom d'impulsions nerveuses, sont les messages électriques envoyés de nos cerveaux à d'autres organes et muscles ; par exemple, les nerfs dans le cerveau transmettent des potentiels d'action par des réseaux neuronaux de diriger nos muscles d'arme pour se contracter afin d'appeler dans l'action nos mains pour soulever ou retenir un organe, une orientation primaire de recherches au centre de neurone moteur de Colombie, auquel les laboratoires de Zhang et de Wichterle sont filiales. M. Wichterle note que « au delà de leur rôle dans l'ensemble d'AIS, notre étude a recensé un certain nombre de synaptique, cytosquelettique, et des protéines de membrane contenant les exons alternatifs réglés par Rbfox. Des protéines de Rbfox sont dynamiquement réglées en réponse à l'activité neuronale et aux blessures, soulevant la possibilité intéressante que Rbfox factorise le jeu un rôle plus grand dans le règlement de la plasticité neuronale et réglage dans le système nerveux adulte. »

Dans les mammifères, des protéines de Rbfox sont effectuées à partir de trois gènes indépendants qui sont redondants les uns avec les autres. En raison de cette suppression d'emploi, l'étude des protéines de Rbfox est in vivo extrêmement provocante. Pour dériver le défi, l'équipe a compté sur leurs compétences complémentaires dans le bureau d'études de génome, différenciation de cellule souche dans des neurones, et analyse génomique d'épissage alternatif. La collaboration a fourni la référence éventuelle pour Rbfox a réglé des exons et a indiqué leur rôle fonctionnel critique dans le contrôle de la maturation neuronale.

« Cette étude est un exemple grand d'un effort hautement de collaboration qui combine des compétences en ARN de systèmes biologie, cellule souche et biologie neuronale, physiologie, et techniques d'imagerie tranchantes. En fait, le premier auteur, Martin Jacko, est commun formé dans le laboratoire de Wichterle et mon laboratoire, et je crois qu'il est impossible à obtenir à la remarque que nous sommes aujourd'hui sans une telle collaboration forte, » a indiqué Zhang.

Les découvertes des chercheurs contribuent à la compréhension mécaniste de la façon dont les machines exigées pour commencer et les potentiels d'action de propagation des neurones sont réglés au niveau de l'épissage alternatif--une pièce très minuscule du puzzle neuronal de maturation, mais une qui ont un impact important. L'étude, intitulée « des facteurs de épissure de Rbfox introduisent la maturation neuronale et l'Assemblée de segment d'initiale d'axone, » était le 1er février publié, en avant de l'épreuve dans le neurone.