Fatih Semerci, William Tin-Shing Choi, Aleksandar Bajic, Aarohi Thakkar, Juan Manuel Encinas, Frederic Depreux, Neil Segil, Andrew K Groves, Mirjana Maletic-Savatic.Lunatic fringe-mediated Notch signaling regulates adult hippocampal neural stem cell maintenance. eLife, 2017; 6 DOI: 10.7554/eLife.24660 | |
|---|---|
|
|
Открытие, что головной мозг может генерировать новые клетки -- приблизительно 700 новых нейронов ежедневно -- заставило исследователей исследовать, как этот процесс регулируется. Ученые из Baylor College of Medicine и Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute at Texas Children's Hospital разработали новую мышиную модель, которая впервые избирательно идентифицирует нервные стволовые клетки. У этих мышей исследователи обнаружили новый механизм, с помощью которого производные нервных стволовых клеток могут посылать назад сигналы, чтобы изменить деления и судьбу материнской клетки.
"Нашей первоначальной целью в этом исследовании было найти ген, избирательно экспрессирующийся в первичных нервных стволовых клетках. Базируясь на информации, полученной из доступных публикаций, мы начали с приблизительно 750 потенциальных генов кандидатов. Продалана огромная и тщательная работа по систематическому уменьшению до единственного гена -- это был поиск иголки в стоге сена," говорит Dr. Mirjana Maletiс-Savatiс. "После пространного анализа, мы пришли к заключению, что такой ген это lunatic fringe, член хорошо известного пути передачи сигналов Notch, селективный маркер нервных стволовых клеток."
Предыдущие исследования на ряде животных моделей показали, что члены пути передачи сигналов Notch участвуют в регуляции судеб стволовых клеток. Находка, что lunatic fringe является избирательным маркером нервных стволовых клеток и членом семейства Notch заставло заподозрить его возможную роль в качестве регулятора судеб нервных стволовых клеток. Это потенциально важная ступень в направлении нейрогенеза, поскольку точный механизм и тонкий контроль передачи сигналов Notch в гиппокампе головного мозга взрослых, где зарождаются новые нейроны, остаются неуловимыми до сих пор. Lunatic fringe helps keep the brain renewable Mirjana Maletiс-Savatiс с колл. показали, что lunatic fringe обеспечивает механизм, который помогает сохранять нервные стволовые клетки так, что они могут формировать новые нейроны с течение всей жизни, обеспечивая тем самым оптимальное количество нейронов.
Интересно, что нервные стволовые клетки и их потомство физически собраны в кластеры в тесной близи др. к др., это обеспечивает им идеальное окружение, необходимое для межклеточных коммуникаций между нервными стволовыми клетками и соседними клетками. Ученые установили, что lunatic fringe позволяет нервным стволовым клеткам отличать между собой и реагировать по-разному на окружающие клетки, экспрессирующие др. маркеры, а именно те, что экспрессируют маркер Delta и те, что экспрессируют маркер Jagged1.
Будучи окруженными Delta-нейронами, большинство нервных стволовых клеток остаются в режиме готовности, защищенными от случайной активации и ненужных делений. С др. стороны, когда нервные стволовые клетки взаимодействуют с Jagged1-нейронами , то они начинают делиться. Комбинация этих процессов делает возможным деления каждой нервной стволовой клетки тонко регулируемыми, чтобы предотвращать избыточные деления и преждевременное исчерпание их потенциала.
"Данное исследование и мышиная модель, которую мы создали, являются огромным шагом в направлении биологии нервных стволовых клеток, поскольку теперь имеем не только исходную точку (benchmark), чтобы специфически метить первичные нервные стволовые клетки, но и идентифицировать ключевую ступень контроля качества, чтобы определить их судьбу," сказал Fatih Semerci из Mirjana Maletic-Savatic's лаб. и ведущий авт исследования. "Lunatic fringe позволяет нервным стволовым клеткам решать будут ли они оставаться в покое или нет и если они начинают делиться, то продолжать деления или остановить.
Это исследование и имеет далеко идущие последствия для области нейрогенеза поскольку связанное с возрастом снижение умственных способностей и психиатрические нарушения, такие как беспокойство и депрессия связаны со снижением способности генерировать новые нейроны в гиппокампе, центре обучения и памяти. Образование новых нейронов затрагивается многими факторами, как внутренними, так и внешними. Напр., физическая активность и богатое окружение усиливает это, тогда как одиночество и депрессия подавляют его. Нейрогенез во взрослом гиппокампе представляет значительный интерес, поскольку воздействие на него может привести к новой терапии многих нарушений.
|