Loading ...Исследователи установили, что точно рассчитанная по времени транскрипция двух генов, grim и reaper, отвечает за целенаправленную гибель нейронов в развивающейся нервной системе самок мух. Эта группа нейронов обычно выживает у самцов и играет ключевую роль в нейронных цепях, лежащих в основе брачного пения.
Рождается больше клеток, чем необходимо взрослому организму
Нейроны узкоспециализированы для выполнения определённых функций. Например, нейроны, иннервирующие мышцы, чрезвычайно длинные, что позволяет им достигать отдалённых целей в организме, в то время как другие типы нейронов, взаимодействующие с близлежащими клетками, сильно разветвлены и охватывают короткие расстояния.
Для построения функциональной нервной системы необходимы компоненты правильного типа и в нужном количестве. Одним из ключевых механизмов, определяющих этот паттерн, является запрограммированная гибель клеток в процессе развития.
Гибель клеток формирует нервную систему путем делеции, гарантируя наличие необходимого количества определенных подтипов нейронов, чтобы их можно было соединить вместе на более поздних этапах развития.
«Точно так же, как Микеланджело высек статую Давида из гигантского куска мрамора, известного как „гигант“, сегментарные и специфичные для пола нейронные цепи у мухи вырезаются шаг за шагом из развивающихся нейронов, использующих программируемую клеточную смерть. Несмотря на десятилетия исследований молекул, реализующих программируемую клеточную смерть, мало что известно о механизмах, контролирующих время и место её возникновения», — сказал доктор Даррен Уильямс, доцент кафедры нейробиологии развития Института психиатрии, психологии и нейронауки (IoPPN).
Гены Grim и Reaper необходимы для создания нервной системы взрослого человека.
В новом исследовании исследователи из Центра нейробиологии развития Королевского колледжа Лондона при Институте мух и птиц (IoPPN) изучили, как развивающимся нейронам назначаются их будущие роли во взрослой особи мухи.
Их статья «Специфическое для полулинейной области развертывание проапоптотических генов RHG reaper и grim в ходе нейрогенеза формирует сегмент и структуру нейронной сети, специфичную для пола у дрозофилы» опубликована в журнале Development.
Исследователи обнаружили, что транскрипция двух генов, способствующих смерти, называемых reaper и grim, определяет судьбу клеток, выборочно убивая те из них, которые не понадобятся во взрослой нервной системе, в процессе, известном как запрограммированная клеточная смерть.
«Эта работа — одно из самых захватывающих достижений нашей лаборатории. Концептуальная основа, которую она развивает, и её последствия поразительны. Эта работа позволяет нам проникнуть в логику того, как линии нейронов могут тонко настраиваться в процессе развития и эволюции», — прокомментировал доктор Даррен Уильямс, старший автор исследования.
«До сих пор этот тип клеточной смерти в значительной степени игнорировался, хотя он приводит к гибели более половины нейронов, рождающихся у мух».
Генетический переключатель, зависящий от времени, контролирует избирательную гибель «песенных нейронов» у самок
Используя флуоресцентные метки и новые генетические инструменты, группа проверила, были ли различия в нервной системе между полами вызваны точно рассчитанными по времени событиями экспрессии генов.
В определённые периоды развития у самок мух погибает подгруппа нейронов. Эти нейроны необходимы взрослым самцам для воспроизведения «любовной песни», которую самки слушают во время ухаживания.
Когда исследователи удалили Reaper и Grim из развивающихся мух, эта подгруппа нейронов осталась у самок, что показывает, что этот процесс гибели клеток играет важную роль в определении нейронных различий между полами.
Команда также искусственно включила ген, вызывающий развитие самок у мух, в небольшое количество нейронов самцов. Они обнаружили, что это «повысило» уровень экспрессии «мрачных» и «смертных» особей и убило тот же тип нейронов, который естественным образом погибает у развивающихся самок.
Это же «включение» программы смерти сразу после рождения нейрона формирует региональные различия по всей длине нервной системы. Понимание того, как такие паттерны смерти организуются в процессе развития , критически важно для понимания того, как устроена нервная система.
«Когда мы увидели, что различия между мужской и женской нервной системой регулируются этим специфическим типом смерти в недавно родившихся нейронах, мы поняли, насколько важен этот тип смерти для формирования развивающихся нейронных цепей», — сказал доктор Коннор Спростон, первый автор исследования.
Исследование проводилось в сотрудничестве с исследователями Токийского университета науки и технологий.
«Возможность сотрудничества с лабораторией Кондо действительно вывела работу на новый уровень благодаря созданию новых мощных генетических инструментов. Визит к доктору Кондо летом 2019 года стал определённо ярким моментом моей работы над проектом», — сказал доктор Коннор Спростон, первый автор исследования.
Новости партнеров:
Вам могло бы понравиться:
113
