Aktualności
Badania
23 Maja
Źródło: PLOS Biology
Opublikowano: 2019-05-23

Nowa ścieżka w neuronach

Nową ścieżkę molekularną regulującą prawidłowy rozwój drzew dendrytycznych w neuronach odkryto w Laboratorium Synaptogenezy Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN kierowanym przez dr hab. Tomasza Prószyńskiego. Naukowcy mają nadzieję, że ich badania mogą w przyszłości pomóc w opracowaniu nowych metod leczenia różnych schorzeń neurologicznych i psychiatrycznych. 

Ludzki mózg składa się z ponad 86 miliardów neuronów. Główną ich funkcją jest integracja odbieranych sygnałów i przesyłanie ich do sąsiednich neuronów. W związku z tym komórki te mają wyspecjalizowaną morfologię z rozbudowanymi wypustkami zwanymi dendrytami umożliwiającymi odbieranie sygnałów i długimi wypustkami zwanymi aksonami, przez które impulsy wysyłane są do komórek docelowych. Właściwe powstawanie i organizacja drzewa dendrytycznego jest ważne dla ustanowienia funkcjonalnych obwodów neuronalnych i prawidłowego funkcjonowania mózgu.

Liczba dendrytów i wzór ich rozgałęzienia koreluje z funkcją konkretnego typu neuronów i połączeń które tworzy z innymi komórkami. Zatem różnorodność morfologii wypustek dendrytycznych w układzie nerwowym jest ogromna, a ich tworzenie i rozwój musi być precyzyjnie regulowany. Badania przeprowadzone w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego doprowadziły do odkrycia nowej ścieżki sygnałowej regulującej rozwój drzewa dendrytycznego w neuronach.

– Zrozumienie procesów, które sterują rozwojem dendrytów jest bardzo ważne, ponieważ nieprawidłowości w rozwoju drzew dendrytycznych mogą powodować zaburzenia uczenia się i pamięci i są związane z licznymi chorobami neurologicznymi, takimi jak schizofrenia czy autyzm – mówi dr hab. Tomasz Prószyński, profesor Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN.

W badaniach przeprowadzonych ostatnio w kierowanym przez niego Laboratorium Synaptogenezy Instytutu Nenckiego odkryto nową ścieżkę molekularną regulującą prawidłowy rozwój drzew dendrytycznych w neuronach. Autorzy zaproponowali, że dwa geny, Amot i Yap1, zazwyczaj zaangażowane w regulację wzrostu tkanek, homeostazy komórkowej i nowotworzenia, są kluczowe dla prawidłowego rozwoju mózgu i wzrostu dendrytów. W  eksperymentach zostały wykorzystane genetycznie zmodyfikowane zwierzęta, u których produkcja białek Amot i Yap1 została zablokowana specyficznie w neuronach. Myszy pozbawione Amot lub Yap1 wykazywały upośledzoną morfologię drzew dendrytycznych komórek Purkinjego (typ neuronów w móżdżku) i zmienioną architekturę móżdżku. Móżdżek odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu równowagi i koordynacji ruchowej. Zgodnie z postawioną hipotezą badacze zauważyli, że zmutowane zwierzęta miały zaburzenia równowagi i koordynacji ruchowej. Automatyczna komputerowa analiza poruszania się wykazała również, że zmutowane myszy mają upośledzoną koordynację ruchu łap. Autorzy dodatkowo udokumentowali, że Amot i Yap1 sterują aktywnością kinazy S6 (S6K), która reguluje fosforylację białka S6, odpowiedzialnego za translację (czyli syntezę białek) w komórkach.

– Była to dość nieoczekiwana obserwacja, ponieważ Yap1 zazwyczaj reguluje transkrypcję wybranych genów – mówi Katarzyna Rojek, jedna z badaczek uczestniczących w projekcie.

Co ciekawe, obserwacje z innych ośrodków badawczych sugerują, że zaburzenia w funkcji białek Amot i Yap1 występują u pacjentów z zaburzeniami ze spektrum autyzmu, chorobą Alzheimera i demencją.

– Byłoby bardzo interesujące kontynuować nasze badania nad Amot i Yap1 i zbadać potencjał terapeutyczny naszego odkrycia. Mamy nadzieję, że w przyszłości lepsze zrozumienie procesów molekularnych leżących u podstaw rozwoju neuronalnych drzew dendrytycznych może pomóc w opracowaniu nowych metod leczenia różnych schorzeń neurologicznych i psychiatrycznych – przyznaje dr hab. Tomasz Prószyński.

Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „PLOS Biology”. Projekt został sfinansowany z grantów przyznanych przez Narodowe Centrum Nauki i opublikowany we współpracy z naukowcami z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego i Instytutu Karolinska w Sztokholmie.

Źródło: Instytut Biologii Doświadczalnej

 

Dyskusja (0 komentarzy)