Небольшой набор генов может обеспечить уникальный штрих-код для разных типов клеток мозга у червей.

нейрон
Кредит: CC0 Public Domain

Когда дело доходит до клеток мозга, не всем подходит один размер. Нейроны бывают самых разных форм и размеров и содержат различные типы химических веществ мозга. Но как они дошли до этого? Новое исследование, проведенное в Nature, предполагает, что идентичность всех нейронов червя связана с уникальными членами одного семейства генов, которые контролируют процесс преобразования инструкций ДНК в белки, известный как экспрессия генов. Результаты этого исследования могут послужить основой для понимания того, как развивалась нервная система у многих других животных, включая человека. Исследование финансировалось Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта (NINDS), входящим в состав Национальных институтов здравоохранения.

«Центральная нервная система всех животных, от червей до людей, невероятно сложна и упорядочена. Генерация и разнообразие множества типов нейрональных клеток обусловлено экспрессией генов», — сказал Роберт Риддл, доктор философии. , программный директор NINDS. «Поэтому удивительно и волнительно осознавать, что разнообразие клеток, которое мы наблюдаем во всей нервной системе, может происходить от всего лишь одной группы генов».

Исследователи во главе с Оливером Хобертом, доктором философии, профессором биохимии и молекулярной биофизики Колумбийского университета в Нью-Йорке и аспирантом Молли Б. Рейли, хотели узнать, как клетки мозга червя C. elegans получили свои различные формы и функции. Для этих экспериментов исследователи использовали генно-инженерного червя, у которого отдельные нейроны были обозначены цветом. Кроме того, кодирующие последовательности для белка зеленой флуоресценции были вставлены в гены гомеобокса, высококонсервативный набор генов, которые, как известно, играют фундаментальную роль в развитии. Паттерны экспрессии гена гомеобокса определялись путем изучения паттернов светящегося флуоресцентного маркера.

р. Команда Хоберта обнаружила, что во всей нервной системе червя каждый тип нейрона содержит уникальный набор белков гомеобокса. Другими словами, идентичность каждого нейрона можно проследить по определенной комбинации генов гомеобокса, которые были включены или выключены.

Гены гомеобокса были первоначально обнаружены из-за их роли в обеспечении того, чтобы части тела оказывались на своих местах. С тех пор эти гены были обнаружены у всех видов животных, а также у растений и грибов. Гены гомеобокса содержат инструкции по созданию факторов транскрипции, которые представляют собой белки, которые могут контролировать активность других генов.

Нервная система взрослого C. elegans содержит 302 нейрона, которые можно разделить на 118 типов. Команда доктора Хоберта определила, что 70 генов гомеобокса вовлечены в характеристику типов нейронов. Кроме того, дальнейший анализ показал, что коды гомеобокса можно использовать для разделения классов нейронов. Например, дополнительный анализ выявил не только то, что клетка является двигательным нейроном, но и ее расположение в брюшном нервном канатике, червячной версии спинного мозга.

«Разнообразие нейронов может быть обусловлено семейством генов, которое различает отдельные типы клеток в головном мозге, — сказал д-р Хоберт. — Такая структура проста в том смысле, что всего одно семейство генов может объяснить весь мозг. типы клеток. Сложность, возникшая из-за этого простого семейства генов «штрих-кода», предполагает потенциальную роль генов гомеобокса в эволюции нервной системы «.

В будущих исследованиях будет выяснено, можно ли идентифицировать клетки мозга других организмов по определенным белковым кодам. Кроме того, исследователи изучат влияние изменения кодов на идентичность и функции нейронов.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *