Studie zeigt die Rolle der Gene bei der Entwicklung und Aufrechterh altung von Zellen, die für lebenslange Erinnerungen entscheidend sind

Studie zeigt die Rolle der Gene bei der Entwicklung und Aufrechterh altung von Zellen, die für lebenslange Erinnerungen entscheidend sind
Studie zeigt die Rolle der Gene bei der Entwicklung und Aufrechterh altung von Zellen, die für lebenslange Erinnerungen entscheidend sind
Anonim

St. Die Ermittler des Jude Children's Research Hospital zeigten, dass ein Gen namens Prox1 eine Schlüsselrolle bei der normalen Entwicklung einer Gehirnstruktur spielt, die für Lernen und Gedächtnis entscheidend ist, und das das ganze Leben lang aktiv bleibt und die Zellen nährt, die für die Bildung neuer Erinnerungen unerlässlich sind.

Diese Studie konzentrierte sich auf eine kleine Region des Hippocampus, die als Gyrus dentatus bekannt ist, eine Gehirnstruktur, die für Gedächtnis und Lernen benötigt wird und in der sich die subgranulare Zone befindet, in der die neuralen Stammzellen untergebracht sind, die zu Körnerzellen werden sollen.Der Gyrus dentatus ist eine von zwei Regionen des erwachsenen Gehirns, in denen neurale Stammzellen weiterhin die Vorläuferzellen produzieren, die sich schließlich zu Neuronen differenzieren.

Obwohl die Forscher wussten, dass Prox1 während der Entwicklung des Gyrus dentatus exprimiert wird, ist dies der erste Bericht, der die Funktion des Gens in dieser Region des Gehirns detailliert beschreibt. Prox1 ist ein Transkriptionsfaktor, der wie ein Ein-Aus-Sch alter für Gene funktioniert.

Forscher zeigten, dass sich der Gyrus dentatus durch das Entfernen von Prox1 in verschiedenen Stadien der Mausentwicklung nicht richtig entwickelt. Die Forscher zeigten auch, dass Prox1 während des gesamten Lebens von Säugetieren wichtig bleibt, um die Produktion neuer Körnerzellen sicherzustellen, die zur Bildung neuer Erinnerungen benötigt werden. Die Arbeit erscheint in der Ausgabe vom 17. August von PLoS Biology.

Die Ergebnisse weisen auf die Möglichkeit hin, dass subtile Mutationen in Prox1 mit Gedächtnis- und Lernproblemen in Verbindung gebracht werden könnten, sagte der leitende Autor der Studie, Guillermo Oliver, Ph.D., Mitglied der St. Jude-Abteilung für Genetik. „Je mehr wir darüber verstehen, wie Signalwege im Gehirn funktionieren, desto mehr werden wir schließlich in der Lage sein, das System zu manipulieren, um den Differenzierungsprozess zu fördern oder zu blockieren“, sagte er.

Obwohl dies der erste detaillierte Bericht über die Rolle ist, die Prox1 bei der normalen Gehirnentwicklung spielt, deuten frühere Studien darauf hin, dass das Gen für die normale Entwicklung in einer Vielzahl von Organen und Zelltypen von zentraler Bedeutung ist. Prox1 spielt auch bei mehreren Krebsarten eine Rolle.

In dieser Studie stellten die Forscher fest, dass Prox1 im Gehirn von erwachsenen Säugetieren während eines bestimmten Stadiums der Differenzierung aktiv ist, wenn sich neurale Stammzellen von Zellen mit unbegrenztem Potenzial zu spezialisierteren Körnerzellen verändern. Die Wissenschaftler berichteten, dass Prox1 im Gyrus dentatus von intermediären Vorläuferzellen produziert wird und dass das Fehlen von Prox1 zum Tod dieser intermediären Zellen führt. Ohne diese intermediären Vorläuferzellen entwickeln sich keine neuen adulten Körnerzellen.

Forscher verknüpften Prox1 auch mit einem Rückkopplungsmechanismus, der den Stammzellen signalisiert, die Differenzierung einzustellen. „Als wir die Expression des Prox1-Gens in Mäusen absch alteten und die intermediären Vorläuferzellen verschwanden, differenzierten sich die adulten neuralen Stammzellen weiter zu Körnerzellen, bis der Vorrat an Stammzellen erschöpft war. Als wir Prox1 in diesen adulten neuralen Stammzellen einsch alteten.“, beobachteten wir eine ähnliche Verarmung von Stammzellen, die durch ihre vorzeitige Differenzierung verursacht wurde“, sagte Oliver. Die Ermittler untersuchen immer noch die beteiligten Signalwege.

Der Erstautor der Veröffentlichung, Alfonso Lavado, Ph.D., ein Postdoktorand in Olivers Labor, fügte hinzu: „Es war überraschend herauszufinden, dass der Verlust von Prox1 in intermediären Vorläufern neurale Stammzellen beeinflusste. Ohne das Intermediat Vorläuferzellen, ihre Mutterzellen, die neuralen Stammzellen, verschwinden ebenfalls, was zeigt, dass die Nachkommenschaft irgendwie benötigt wird, um die Mutterzellen zu erh alten, wenn sich neue neuronale Zellen entwickeln."

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Prox1 während der Entwicklung des Gyrus dentatus und der adulten Neurogenese für die Differenzierung von Körnerzellen notwendig ist und einen regulatorischen Mechanismus offenbart, der die Produktion der richtigen Anzahl neuer Körnerzellen mit der Aufrechterh altung adulter Stammzellen verbindet.

Die anderen St. Jude-Autoren der Studie sind Oleg Lagutin, Ph.D., und Suzanne Baker, Ph.D., (beide St. Jude) und Lionel Chow, M.D., Ph.D., (Cincinnati Kinderklinik).

Die Arbeit wurde teilweise von den National Institutes of He alth und ALSAC unterstützt.

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