Badania

Nowa ścieżka w neuronach

Opublikowano: 2019-05-23

forum akademickie
Źródło: PLOS Biology

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

 


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie