Ähnlich wie die Dutzende von Sherpas, die Führer Wanderer bis tückischen Berge des Himalaya zu erreichen, ein Gipfel, das Nervensystem setzt auf ausgeklügeltes timing und Lage der Leitfaden Hinweise für die neuronale Axone–fadenförmige Fortsätze–erfolgreich zu erreichen Ihre Ziele im Körper. Nun, Salk Institute-Forscher entdecken, wie Nervenzellen navigieren eine knifflige zellulären Umgebung durch das hören für Richtungen, während gleichzeitig das herausfiltern ungeeigneter Anweisungen, um zu vermeiden, verloren. Die Ergebnisse erschienen in Neuron am März 19, 2019.
„Es gibt 100 Billionen verbindungen im Nervensystem unterliegt 20.000 Gene, von denen rund 10 gen-Familien sind bekannt, beteiligt sich an der Kontrolle axon guidance. Wir wollten verstehen, clever genetischen Systeme der Natur beschäftigt Draht zu den kompliziertesten biologischen Maschine im Universum“, sagt Salk-Professor Samuel Pfaff, senior-Autor und ein Howard Hughes Medical Institute investigator. „So, wir dargelegt, um zu untersuchen, wie Motorische Neuronen finden, deren verbindungen mit den Muskeln im Körper, die entscheidend für unser Gehirn zur Weiterleitung von Informationen an unsere Muskeln ermöglichen die Bewegung.“
Das Gehirn steuert Hunderte von verschiedenen Muskeln, damit für eine präzise Bewegung. Während der Entwicklung der motorischen Nervenzellen im Rückenmark erweitern Ihre Axone außerhalb des zentral-Nerven-system zur Verbindung mit der Muskelzellen im Körper. Jeder motor neuron beruht auf einer Reihe von Genen, um sicherzustellen, das axon wächst richtig in die Muskel -.
„Im weitesten Sinne, wir hoffen, dass durch die Identifizierung von Genen, die in abnormale motor-neuron-Entwicklung konnten wir besser verstehen, die Feinheiten der Zell-Signalisierung in anderen zusammenhängen, wie Krebs,“ sagt ersten Autor Dario Bonanomi, ein ehemaliger Postdoc in der Pfaff-Labor, das jetzt ein Gruppenleiter in der San-Raffaele Scientific Institute. „Diese Arbeit zeigt uns nicht nur, wie sich das Nervensystem entwickelt, sondern auch, wie Zellen, mehr in der Regel, kommunizieren, verschieben und erstellen von Strukturen im Körper.“
Zu finden Gene, die wichtig für die motor-neuron axon Führung, das team durchgeführt, die eine genetische Bildschirm und beobachtet, wo die motorischen Neuronen, wuchs Ihre Axone mit Hilfe des grün fluoreszierenden Proteine in einem Maus-Modell, das Sie entwickelt. Das team verfolgt die Axone zu sehen, wenn richtige und falsche Wachstums-Entscheidungen getroffen wurden. Durch das axon tracing, identifizierten die Wissenschaftler ein gen-mutation verursacht, dass die motor-axon fehlleitungen. In diesem Fall wird der motor neuron-neuriten nahm Umwege und nie angeschlossen, richtig an die Muskeln.
Bei näherer Untersuchung fanden die Wissenschaftler, dass diese motorischen Neuronen, kletterte auf die Kante des Rückenmarks, anstatt ordnungsgemäß beenden, um Ihren Muskel-Ziele. Das team lokalisiert, das gen die Ursache dieser schädlichen mutation als p190, das war vorher bekannt, eine Rolle in der Krebs-Unterdrückung, hatte aber nicht verwickelt werden in die Etablierung neuronaler verbindungen während der Entwicklung.
Die Forscher eine Reihe Experimente, um zu prüfen, wie p190 wirkt auf Axone verlassen das Rückenmark. Sie fanden heraus, dass, obwohl die Axone sind in der Regel angezogen, um ein protein im Rückenmark genannt netrin, während einer kurzen Zeit-Fenster p190 wirkt wie ein blinder, also die Axone ignorieren netrin und geführt werden, die außerhalb des Rückenmarks. Nachdem die Axone sicher verlassen das zentrale Nervensystem, das blinder entfernt. Ohne p190, die Axone sind netrin angezogen und nicht richtig verlassen das Rückenmark, so dass niemals eine Verbindung mit den Muskeln.
Pfaff, Inhaber des Benjamin H. Lewis Stuhl, fügt, „Diese Ergebnisse liefern eine mechanistische Einblicke in die ungeahnte Komplexität, die Zellen verwenden, um miteinander zu kommunizieren.“
Der nächste Schritt ist zu untersuchen, den Mechanismus zur Kontrolle der p190, und welche Faktoren beeinflussen das timing seiner Tätigkeit, sagen die Forscher.