Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Открытие секретного регенератора нервных клеток

Открытие секретного регенератора нервных клеток
Открытие секретного регенератора нервных клеток

Подобно геккону, который отращивает сломанный хвост, наша периферическая нервная система знает, как восстанавливать ветви своих клеток после травмы. К сожалению, клетки нашей центральной нервной системы — головного и спинного мозга — гораздо более ограничены, когда дело доходит до регенерации.

Соответственно, болезни, приводящие к дегенерации и гибели нейронов головного мозга, такие как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и БАС, необратимы и неизлечимы. Итак, что же такого особенного в периферической нервной системе , которая соединяет наш головной и спинной мозг с другими органами, что дает ей возможность так легко регенерировать?

В новом исследовании исследователи из Института науки Вейцмана обнаружили, что белок, который, как ранее было известно, экспрессировался только во время эмбрионального развития , играет ключевую роль в регенерации взрослых нейронов периферической нервной системы.

Когда эмбриональные клетки дифференцируются во взрослые нервные клетки, уровень белка под названием PTBP1 резко снижается, и считается, что это падение является ключом к их трансформации в нейроны. Предыдущие исследования даже показали, что после завершения процесса дифференцировки взрослые нейроны центральной нервной системы перестают вырабатывать PTBP1.

В последние несколько лет эти результаты вдохновили исследовательские группы попытаться воспроизвести этот процесс в лаборатории, снизив уровень PTBP1 в клетках, которые не являются нейронами, в попытке превратить их во взрослые нейроны. Была надежда, что этот подход можно будет использовать для создания новых нейронов в мозгу людей с нейродегенеративными заболеваниями.

Но, ко всеобщему удивлению, теперь оказалось, что белок PTBP1 не экспрессируется исключительно в недифференцированных эмбриональных клетках; он также экспрессируется во взрослых нейронах периферической нервной системы. К такому выводу пришло новое исследование, проведенное постдокторантом доктором Стефани Альбер и докторантом Пьерлуиджи Ди Маттео в лаборатории профессора Майка Файнзильбера на кафедре биомолекулярных наук и молекулярной нейронауки Вейцмана.

Свое открытие исследователи сделали совершенно случайно, изучая процессы в седалищном нерве мыши, который проходит вдоль голени к ступне. Первоначальной целью исследования было найти молекулы, которые регулируют выработку совершенно другого белка, KPNB1, «почтового фургона», ответственного за доставку большинства сообщений от отдаленных ветвей нейрона к ядру. Помимо других своих функций, KPNB1 отвечает за сообщение ядру о повреждении нервного отростка, чтобы клетка могла начать его регенерацию.

Но прежде чем почтовые фургоны KPNB1 смогут начать доставлять сообщения от нервных ветвей к ядру, молекулы-мессенджеры РНК, содержащие инструкции по изготовлению этих фургонов, должны быть отправлены в обратном направлении, от ядра к ветвям.

На пути к месту назначения или когда он прибывает, другие молекулы могут связываться с РНК-мессенджером, замедляя или ускоряя его и тем самым контролируя, сколько почтовых фургонов будет произведено и с какой скоростью. Удивительным открытием нового исследования стало то, что PTBP1 не только присутствует во взрослых клетках, но и очень хорошо связывается с информационной РНК почтового фургона. Но как PTBP1 влияет на функцию и регенерацию нейронов — если вообще влияет?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи изучили реакцию нейронов на травму. Они обнаружили, что через три дня после травмы уровень PTBP1 в клетке начал повышаться, достигнув самого высокого уровня через неделю. Ученые также увидели, что по мере повышения этих уровней клетки нервных ветвей начали регенерировать. Секвенирование молекул информационной РНК, связанных с PTBP1 после травмы, показало, что белок связывается не только с молекулами РНК почтового фургона, но также с молекулами РНК, кодирующими другие белки, которые играют роль в регенерации нервных клеток.

Одним из этих белков был RHOA, важная молекула, контролирующая как процесс дифференцировки, так и регенерацию клеток, которая действует как «выключатель», ингибирующий клеточный рост.

Чтобы продолжить исследование роли PTBP1 во взрослых клетках, исследователи приглушили его в этих клетках с помощью генной инженерии. В результате произошло снижение регенерации нервных клеток, участвующих в передаче болевых ощущений в периферической нервной системе. Команда также обнаружила, что подавление экспрессии PTBP1 повышает чувствительность к механическим раздражителям и теплу.

Чтобы получить более глубокое понимание того, как PTBP1 влияет на регенерацию нейронов, исследователи изучили, как он влияет на «выключение» RHOA. Они обнаружили, что PTBP1 подавляет выработку этого управляющего переключателя в ветвях нервных клеток, тем самым позволяя им расти и регенерировать. Все эти данные позволяют предположить, что продукция PTBP1 в периферических нервных клетках поддерживает их эффективную регенерацию, в отличие от ситуации в нейронах центральной нервной системы.

«Десятки миллионов людей во всем мире страдают заболеваниями, которые приводят к дегенерации и гибели нейронов головного мозга», — говорит Файнзильбер. «Чтобы понять, почему центральная нервная система терпит неудачу в попытках регенерации после травмы, мы должны сначала понять успешную регенерацию периферической нервной системы. Наше новое исследование выявило ключевой белок в процессе регенерации периферических нейронов. Теперь мы можем идти дальше изучить, ограничивает ли это регенеративные возможности центральной нервной системы и если да, то каким образом ».

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Теги: регенерация

В тренде