Ein Spiel in den neuronalen Himmel: Wie ein neuron wächst ein axon: Wissenschaftler entsperren Sie neue molekulare Geheimnisse zu entwirren das Geheimnis

Während die neuronale Architektur, die verantwortlich für die übertragung von elektrischen Impulsen bekannt, seit mehr als einem Jahrhundert, die grundlegende Biologie hinter, wie ein neuron erhält seine eine und einzige axon — ein wesentlicher Bestandteil von, wie Neuronen kommunizieren kann -, bleibt ein Rätsel.

In einem neuen Papier, ein Forscher an der University of California, Riverside, und seinen Kollegen zu beschreiben, die die genetischen Schalter, die sich entzünden axon-formation. Ihre Arbeit konzentriert sich auf zwei molekularen Komponenten-polypyrimidine tract binding protein 2 (PTBP2) und die shootin gen (SHTN1).

„Neuronen sind so deutlich von anderen Zellen im Körper“, sagte Sika Zheng, assistant professor of biomedical sciences der School of Medicine an der University of California, Riverside. „Sie sind die einzigen Zellen, die wachsen können, um eine protrusion (dem axon), die sich Hunderte und Tausende Male länger als die Zelle Körper von selbst.“

Nervenzellen übertragen Informationen durch elektrische Impulse. Diese Impulse Reisen nach unten das lange, fadenförmige axon, der sich von den Neuronen der zentralen Körpers. Am Ende des axon, der Impuls Bögen über eine Lücke, die fingerlike Dendriten der benachbarten Nervenzelle. Dieser Funke einer synapse vermittelt Informationen von einer neuronalen Zelle zur nächsten. Die komplexen neuronalen Schaltkreis ermöglicht, jedes handeln, Gefühlen und Gedanken, die Sie jeden Tag erleben.

„Als ein Feld, wir in der Regel Studie ein gen zu verstehen, ein Phänomen, aber ein gen kann unmöglich alles beschreiben, was geschieht, erzeugen ein axon,“ Zheng sagte. „Anstatt sich auf ein gen, wir sind Global denken, erforschen den Prozess erzeugt, dass der spektakuläre Reihe von Aufgaben zu erstellen, die axon.“

Frühere Studien haben festgestellt, mehr als 150 Gene spielen einige Rollen in axon-Funktion. Zheng und sein team waren überrascht, zu finden, die insgesamt die expression dieser Gene bleiben relativ flach, wie die axon wächst. Wenn diese Gene sich nicht ändern, Ihre fülle, wie Sie dann diktieren, Neuronen zu produzieren Axone?

Diese Gene ändern Ihren „Charakter“ durch eine gen-regulatorischen Prozess, der als Alternatives Spleißen. Durch Alternatives Spleißen können von einem einzigen gen zu produzieren, die mehrere ähnliche protein-Isoformen mit unterschiedlichen Funktionen oder Identitäten. Laut Zheng, ist es, als ob diese Gene transformiert werden, um die Schulter-eine neue Aufgabe-in diesem Fall die Erzeugung eines axon.

PTBP2, eine spezielle RNA-bindendes protein, kurz stehen im Mittelpunkt der Studie. Zheng und sein team fanden PTBP2 Spike in unreifen Nervenzellen. Dieses protein sorgt für die präzise Choreographie hinter den Spleiß-Ereignisse, indem Sie wie eine Telefonzentrale Kontrolle über jeden Schritt des Prozesses, erzeugt das eine, wesentliche axon.

Im frühen Stadium der axon-formation, PTBP2 stellt sich auf die lange isoform des SHTN1-gen, das fördert das Wachstum des Axons. Wie das neuron reift, PTBP2 schrittweise nach unten reguliert und die SHTN1 gen-Schalter aus der langen isoform der kurzen isoform. Axon-Wachstum Stoppt, die sein axon neuron und die Verbindung zum neuralen Schaltkreis.

„PTBP2 und SHTN1 geben Sie uns einen Einstiegspunkt um zu verstehen, wie das Spleißen änderungen zu fördern, axon-Wachstum,“ Zheng sagte. „Wir können diese Informationen verwenden, um herauszufinden, was passiert auf zellulärer Ebene, und wir sind nur die Spitze des Eisbergs.“

Während dieser Studie konzentrierte sich auf PTBP2 und die SHTN1 gen, Zheng stellt fest, dass andere Proteine oder-Gene und Ihrer Isoformen könnte auch spielen eine Rolle bei der axon-formation. Diese Studie war auch, mit der Maus neuronale Zellen. Zheng und sein team wissen nicht, ob die gleichen Mechanismen aktiv sein in menschlichen neuronalen Zellen. Während die Studie bietet eine neue Perspektive auf diese grundlegende Frage, Zheng, warnt, dass es möglicherweise Jahre dauern, bis diese Erkenntnisse könnte in Zukunft Therapien.

„Neurodegenerative Erkrankungen sind oft manifestieren durch axon-degeneration,“ Zheng sagte. „Wir müssen nachdenken, über das Spleißen Prozess zu verstehen, axon-degeneration und regeneration für die Zukunft Therapien, aber es ist viel mehr Arbeit zu tun.“