Центросома играет важную роль в миграции нейронов

Развитие нервной системы – это сложный процесс, который включает в себя несколько динамических процессов, таких как рост и миграция нейронов. Во время этого процесса нервные клетки проводят провода в мозг, чтобы обеспечить связь с другими нервными клетками. Аксон, который становится длинным, является основой для нейронных сетей. В то же время нервные клетки мигрируют в определенное место в мозге – кору. Регулирование этих процессов имеет решающее значение для правильной работы мозга, и ученые давно пытаются понять, как эти процессы регулируются на клеточном уровне. Недавно группа ученых добилась значительного прогресса в этой области, изучив роль центросомы в росте и миграции нейронов.



Центросома – это органелла, которая управляет делением клетки и является предметом дебатов среди экспертов в области нейробиологии. Процесс роста и миграции обеспечивается цитоскелетом – динамическим каркасом клетки, который состоит из микроскопических трубочек, называемых микротрубочками. Микротрубочки могут генерироваться центросомой. Ученые показали, что центросома регулирует миграцию нервных клеток, в то время как она не играет роли в формировании и росте аксона.



Тот факт, что рост аксона и контроль его миграции не связаны между собой, является замечательным открытием. Оба действия происходят одновременно и зависят от микротрубочек. Однако они контролируются независимо друг от друга. Исследователи разработали новые молекулярные инструменты, которые позволяют им тонко контролировать функцию центросомы по генерации микротрубочек. Они показали на мозге мыши, что аксон формируется независимо от активности центросом, в то время как на миграцию нейронов оказывается значительное влияние. За рост аксона, по-видимому, отвечает другой механизм, так называемое акцентосомальное образование микротрубочек.



Исследование имеет значительные последствия для области нейробиологии. Ученые разобрали два механизма, происходящие в нейронах одновременно, и их работа выравнивает две теории, которые ранее противоречили друг другу. Вывод о том, что центросома играет важную роль в миграции нейронов, может помочь в разработке молекулярной терапии некоторых наследственных заболеваний, таких как пахигирия развития, которые связаны с мутациями центросомного белка гамма-тубулина. При этих заболеваниях аксоны не повреждены, а миграция нейронов нарушена. Будущая терапия может быть направлена на этот момент.



В заключение следует отметить, что исследование ученых из Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний (DZNE) проливает свет на роль центросомы в росте и миграции нейронов. Центросома регулирует миграцию нервных клеток, в то время как она не играет роли в формировании и росте аксона. Ученые разработали новые молекулярные инструменты, которые позволили им тонко контролировать функцию центросомы по генерации микротрубочек. Это открытие может помочь в разработке молекулярной терапии некоторых наследственных заболеваний, таких как пахигирия развития, которые связаны с мутациями центросомного белка гамма-тубулина.

DZNE – German Center for Neurodegenerative Diseases

Как записать активность нейронов?

Удивительные навыки самоорганизации мозга

Насколько быстра мысль?

Человеческий мозг – это сложный орган, который был предметом изучения на протяжении веков. Несмотря на многочисленные достижения в области нейронауки, внутренняя работа мозга все еще не до конца понятна. Однако последние исследования пролили свет на истоки человеческого познания и потенциальные причины расстройств мозга. В этой статье мы рассмотрим новаторское исследование, проведенное Национальным институтом здоровья (NIH) с использованием вычислительного моделирования для выявления мутаций в геноме человека, которые, вероятно, повлияли на эволюцию человеческого познания.

Значение человеческого познания

Человеческое познание является определяющей чертой эволюции человека, отличающей нас от других приматов. Оно относится к психическим процессам, которые позволяют нам воспринимать, обрабатывать и понимать информацию. Эти процессы включают восприятие, внимание, память, рассуждения и язык. Человеческий мозг способен на необыкновенные подвиги в познании, включая решение сложных проблем, творческое мышление и социальное взаимодействие.

Важность вычислительного моделирования

Чтобы понять сложную природу человеческого мозга, исследователи из Национальной медицинской библиотеки (NLM) и Национального института рака (NCI) создали модель искусственного интеллекта (ИИ) регуляции генов в человеческом мозге. Эта модель позволила им ориентироваться в обширном ландшафте геномных изменений и выявить тысячи мутаций, которые, вероятно, повлияли на развитие неокортикальной системы и способствовали приобретению математических способностей благодаря изменению механизмов генной регуляции мозга.

Роль некодирующей ДНК

Когда в 2001 году был секвенирован геном человека, исследователи узнали, что только 2% последовательности нашего генома используется для кодирования генов, которые, в свою очередь, преобразуются в белки. Именно эта информация о последовательности используется каждой отдельной клеткой. Функция остальных 98% нашей ДНК – часто называемых «некодирующей ДНК» – остается относительно неизвестной. Однако последние исследования показали, что 95% ассоциаций заболеваний скрываются в этих некодирующих частях нашего генома.

Роль мутаций

Исследовательская группа Ивана Овчаренко, доктора философии, старшего научного сотрудника отдела вычислительной биологии программы интрамуральных исследований NLM, объединилась с исследовательской группой Шридхара Ханненхалли, доктора философии, старшего научного сотрудника Центра изучения рака NCI, чтобы создать модель искусственного интеллекта, измеряющую влияние некодирующих мутаций генома на работу и развитие человеческого мозга. Это позволило выявить группу некодирующих мутаций, нарушающих регуляторные пути мозга и потенциально вызывающих различные сложные расстройства мозга, включая аутизм.

Влияние на здоровье человека

По мнению авторов исследования, эта фундаментальная работа в области геномики человека может оказать долгосрочное влияние на здоровье человека и продвинуть исследования сложной природы человеческого мозга. Выявляя влияние отдельных мутаций, исследователи продвигаются к пониманию механизма сложных заболеваний и расстройств и прокладывают путь к разработке новых терапевтических подходов.
Исследование, проведенное Национальным институтом здоровья (NIH) с использованием вычислительного моделирования для выявления мутаций в геноме человека, которые, вероятно, повлияли на эволюцию человеческого познания, является новаторским.

NIH/National Library of Medicine

Как наш мозг обрабатывает речь?

Как дружба влияет на ваш мозг

Как половое созревание меняет мозг подростка

Техники по подключению мозга