ملخص: يكشف الباحثون عن دور المرادفات الخلوية، وإسقاطات الخلايا الرقيقة، في التطور العصبي. تسهل هذه الهياكل الشبيهة بالشعر نقل الإشارات المباشرة عبر الخلايا، مما يؤثر على تطور الجهاز العصبي.
ومن خلال تصور وظيفة السيتونيمات، اكتشف الباحثون دورها في إنشاء تدرجات الإشارة أثناء تطور أنسجة الثدييات ونقل الجزيئات المهمة مثل القنفذ الصوتي. تسببت وظيفة السيتوكروم المعرضة للخطر في حدوث عجز عصبي في نماذج الفأر.
تسلط هذه الدراسة الضوء على الآليات التي كانت بعيدة المنال سابقًا في علم الأحياء التطوري، مما يفتح آفاقًا جديدة للبحث في هذا المجال.
مفتاح الحقائق:
- السيتونيمات عبارة عن نتوءات رفيعة على الخلايا تعمل كمسارات مباشرة لنقل الإشارة عبر مسافات طويلة.
- تكشف الدراسة عن دور السيتونيمات في توليد تدرجات الإشارة ونقل الجزيئات الأساسية أثناء تطور الخلايا العصبية.
- يؤدي ضعف وظيفة السيتونيم إلى عيوب في النمو في الأنبوب العصبي، مما يسلط الضوء على أهميتها في تطور أنسجة الثدييات.
مصدر: مستشفى سانت جود لأبحاث الأطفال
وجد العلماء في مستشفى سانت جود لأبحاث الأطفال أن السيتونيمات (الخلايا الرقيقة والطويلة والشبيهة بالشعر) مهمة أثناء نمو الأعصاب. تربط السيتونيمات الخلايا المتصلة عبر مسافات واسعة ولكن يصعب التقاطها مجهريا في الأنسجة الفقارية النامية.
لقد وجد الباحثون الطريقة الأولى لتصور كيفية نقل السيتوكينات لجزيئات الإشارة أثناء تطور الجهاز العصبي للثدييات.
وتم نشر النتائج يذهب.
وقال المؤلف المقابل ستايسي أوغدن، دكتوراه، من جامعة سانت لويس: “لقد أظهرنا أن المرادفات الخلوية هي طريق سريع مباشر لنقل الإشارة”. وقال جود قسم الخلية والبيولوجيا الجزيئية.
“أثناء التطور وتوازن الأنسجة، يجب على الخلايا أن تتواصل مع بعضها البعض وأن تصل إلى ما هو أبعد من جيرانها. لقد اكتشفنا طريقة يتم من خلالها تحميل الإشارات إلى السيتونيمات لنقلها إلى مجموعات الخلايا المستجيبة، وأثبتنا أن تنميط الأنسجة لا يسير على ما يرام عندما يكون هذا تم اختراق نمط تشتت الإشارة.
يؤدي توصيل الإشارات السريعة إلى إعداد الجهاز العصبي لتحقيق النجاح
كان الباحثون في مختبر أكتون أول من تصور السيتونيمات الثديية في الجهاز العصبي النامي من خلال الجمع بين تقنيات الفحص المجهري الحديثة مع الاستعدادات النموذجية الأمثل.
وقال أوغدن: “لفترة طويلة، كان تصور هذه الهياكل في مزارع أنسجة الثدييات يمثل تحديا”. “لكننا وجدنا أخيرًا طريقة.”
وباستخدام أساليبهم الجديدة، التقط العلماء صورًا لكيفية عمل السيتونيمات كنظام “سريع” يمكنه تجاوز الخلايا المتداخلة وتقديم إشارات مباشرة إلى تلك الموجودة على مسافات أكبر، على غرار النفق السريع.
إحدى المحطات الرئيسية هي الحبل الظهري، الذي يولد إشارة تلعب دورًا مهمًا في تنظيم نمو الحبل الشوكي. التقط فريق أوغدن صورًا لعملية النقل التي تحدث في السيتونيمات الناشئة من الحبل الظهري.
عندما منع الباحثون بروتينات الإشارة من دخول السيتوكرومات، عطلت نماذج الفئران تطور الخلايا العصبية، مما تسبب في عيوب عصبية كبيرة.
وقال أوغدن: “هذا هو أول دليل على عمليات النقل المعتمدة على السيتونيم والتي تحدث أثناء تطور أنسجة الثدييات المعقدة مثل الأنبوب العصبي”. “ثم أظهرنا أنه عندما نقوم بتقليل أعداد السيتونيم أو قدرة الخلايا على تحميل بروتينات الإشارة إلى هذه الهياكل، فإننا نحصل على عيوب في النمو.”
يساعد Cytonym على إنشاء تدرج النقل
إن تطور الثدييات هو عملية موجهة بعناية حيث يجب تنسيق جميع الأعضاء والأنسجة لتتطور بشكل صحيح. إحدى الطرق التي تعرف بها الخلايا متى تتبنى مصيرًا معينًا هي الاستجابة لعتبات فريدة من بروتينات الإشارة تسمى المورفوجينات.
يمكن للخلايا أن تستجيب بشكل مختلف لهذه الإشارات عبر تدرج الإشارة، مع أخذ خصائص مختلفة استجابة لتركيزات عالية ومنخفضة من مورفوجين معين. المنحدر الجيد ضروري للنمو. المنحدر السيئ يمكن أن يؤدي إلى كارثة.
وعلى الرغم من أهميتها، فإن كيفية توليد هذه الأنماط من المورفوجينات في مجالات تنظيم الخلايا تظل لغزا. ويمكن للانتشار البسيط أن يفسر بعض هذه التدرجات، ولكن ليس كلها.
توفر العيوب العصبية التي نشأت عندما منع العلماء دخول الخلايا الخلوية أدلة تدعم الدور المهم لإشارات الخلايا الخلوية أثناء التنميط المورفوجين.
وقال أوغدن: “إن هذا العجز هو أول دليل مباشر على أن الإشارات المستندة إلى السيتونيم تلعب دورًا مهمًا أثناء تشكيل الأنبوب العصبي”.
اختطاف “سونيك القنفذ” بواسطة Cytonyms
أوضح فريق سانت جود المسار الذي يحفز تكوين التدرج لمورفوجين القنفذ الصوتي في الأنبوب العصبي. كان من المعروف بالفعل أن القنفذ الصوتي هو جزيء مهم للإشارة في تطور الخلايا العصبية، ولكن كان من الصعب تتبع المسار إلى الخلايا المستهدفة.
حددت الدراسة السيتونيمات كمساهمين رئيسيين في حل تدرج إشارات القنفذ الصوتي. وفقًا لذلك، عندما لم يتمكن Sonic the Hedgehog من التحميل في المرادفات الخلوية، تم اختراق وظيفة الإشارة الخاصة به.
وقال أوتجن: “في مجال أبحاث إشارات المورفوجين، أردنا دائمًا أن نعرف كيف تنتشر الإشارة من مجموعة خلية واحدة عبر التدرج إلى مجموعة الخلايا المستقبلة”.
“من المثير أن نظهر أن الخلايا التي تصنع الإشارات المورفوجينية تلعب دورًا نشطًا في إيصالها إلى حيث تحتاج إلى المرور عبر السيتوكرومات. تساعد الإشارة الخلية ليس فقط في صنع المورفوجين، بل أيضًا توصيل الإشارة فعليًا.
إن كيفية انتقال تعبير السيتونيم واسع النطاق لبروتينات الإشارة من خلال التطور ليس واضحًا.
قال أوغدن: “هنا، استخدمنا Sonic the Hedgehog كنموذج”. “لكن لدينا أيضًا دليل على أن هذه الهياكل قد تكون مهمة لنقل الإشارات الأخرى المهمة أثناء تطور الأنبوب العصبي. والآن بعد أن طورنا نظامًا لتصور هذه المرادفات الخلوية، يمكننا البدء في اكتشاف النطاق الحقيقي لوظيفتها.”
الكلية والتمويل
المؤلف الأول للدراسة كان إريك هول من سانت جود. من بين المؤلفين الآخرين للدراسة ميريام ديلارد، إليزابيث كليفرتون، يان تشانغ، كريستينا دالي، شارق أنصاري، راندال ويكفيلد، دانيال ستيوارت، شوندرا برويت ميلر، ألفونسو لافادو، أليكس كاريسي، أماندا س. جونسون، يونغ دونغ وانغ، مايكل دونغ. وانغ، ويونغ تشانغ ريو، وكامينسند روبنسون، وجيفري شتاينبرغ، وجميعهم من سانت جود.
تمويل: المعاهد الوطنية للصحة (R35GM122546 وF31HD110256)، والمعهد الوطني للسرطان (P30CA021765 منحة دعم مركز سانت جود للسرطان)، ومؤسسة سانت جود للسرطان. تم دعم هذه الدراسة بمنح مقدمة من ALSAC، منظمة جود لجمع التبرعات والتوعية.
حول أخبار أبحاث النمو العصبي
مؤلف: راي راشينج
مصدر: مستشفى سانت جود لأبحاث الأطفال
اتصال: راي راشينج – مستشفى سانت جود لأبحاث الأطفال
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews
البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“تساهم إشارات Cytonym مساهمة أساسية في نقش أنسجة الثديياتستايسي أوغدن وآخرون. يذهب
ملخص
تساهم إشارات Cytonym مساهمة أساسية في نقش أنسجة الثدييات
يسلط الضوء
- يعزز القنفذ الصوتي المنفصل المنقول إعادة التدوير الداخلي وتحميل السيتوكروم
- تساهم الأسماء الخلوية في تسلسل القنفذ الصوتي أثناء تطور الخلايا العصبية
- يعزز Myosin 10 تكوين السيتوكينات العصبية لنقل SHH وWNT
- يؤدي خلل السيتوناميل إلى إضعاف مواصفات مصير الخلايا العصبية
ملخص
أثناء التطور، تقوم المورفوجينات بتشكيل الأنسجة عن طريق توجيه مصير الخلية عبر مسافات طويلة. التصور المباشر لنقل المورفوجين في الموقع لا يمكن الوصول إليها، وبالتالي فإن الآليات الجزيئية التي تضمن نجاح تسليم المورفوجين تظل غير واضحة.
ولمعالجة هذه المشكلة طويلة الأمد، قمنا بتطوير نموذج فأر لتوصيل مورفوجين القنفذ الصوتي (SHH) المخترق، ووجدنا أن الإشارة تشجع تحميل SHH على أرجل خيطية تسمى السيتونيمات الخلوية لإعادة التدوير داخليًا.
لقد قمنا بتحسين طرق الحماية على قيد الحياة السيتونيمات للفحص المجهري المتقدم وSHH المحلي إلى السيتونيمات في تطوير الأنابيب العصبية للفأر.
يؤدي استنفاد SHH من السيتوكينات الأنبوبية العصبية إلى تغيير مصير الخلايا العصبية وإضعاف نمو الخلايا العصبية. يؤدي طفرة الميوسين الحركي الخيطي 10 (MYO10) إلى تقليل طول وكثافة السيتونيم، مما يعطل نشاط الإشارات العصبية لكل من SHH وWNT.
مجتمعة، تشير هذه النتائج إلى أن نقل الإشارة المستندة إلى السيتونيم يقدم مساهمات أساسية في تشتت المورفوجين أثناء تطور أنسجة الثدييات وتشير إلى أن MYO10 هو منظم رئيسي لوظيفة السيتونيم.
“متعصب التلفزيون. مدمن الويب. مبشر السفر. رجل أعمال متمني. مستكشف هواة. كاتب.”