研究表明神經(jīng)元如何到達最終目的地
隨著人類大腦的發(fā)育,神經(jīng)元離開了他們的出生地并前往遙遠的地方。一旦它們到達最終目的地,神經(jīng)元就會發(fā)出軸突和樹突 - 從其他細胞接收和發(fā)送信息的分支。人類最基本的功能取決于神經(jīng)元到達他們需要去的地方的旅程,并在他們到達時建立正確的連接。這確保了我們的眼睛可以看到,我們的耳朵可以聽到,我們的手指可以觸摸等等。
德雷克塞爾大學(xué)研究人員的一項新研究表明,一小組細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)(稱為微管)的滑動運動在保持神經(jīng)元處于平穩(wěn),正確的軌跡上起著關(guān)鍵作用。醫(yī)學(xué)院教授兼該研究的首席研究員Peter Baas博士說,這一發(fā)現(xiàn)最終可以幫助研究人員更好地了解神經(jīng)元誤入歧途是如何導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育障礙的。
“這項研究對于了解健康大腦的組織方式非常重要,”巴斯說。“如果神經(jīng)元不知道何時開始遷移,或者去哪里,或者軸突長度不夠長,那么這種事情就會讓位于自閉癥等疾病。”這項研究于本月發(fā)表在“細胞生物學(xué)雜志”上,主要研究微管和在這些細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生作用力的分子運動蛋白。
直到最近,小學(xué)的思想認為微管的主要功能是長得更短,只是神經(jīng)系統(tǒng)布線中的“被動運動員”。然而,Baas的職業(yè)生涯一直在研究運動蛋白推動和拉動微管的方式,使它們轉(zhuǎn)動,從而使軸突能夠響應(yīng)胚胎內(nèi)部的線索而移動。
根據(jù)Baas的說法,研究人員還假設(shè)所有“功能相關(guān)的”微管都附著在中心體上,這是細胞的主要組織中心。Baas和他的研究團隊決定使用電子斷層掃描 - 最嚴格的成像方法 - 首先看一些微管是否可能實際上與中心體脫離,如果是這樣,那么這種脫離可能是神經(jīng)元遷移的原因。
研究人員發(fā)現(xiàn),一小部分微管沒有附著在中心體上,運動蛋白實際上可以在遷移時將這些未連接的微管在神經(jīng)元內(nèi)滑動。
接下來,他們想知道那些滑動的,未連接的微管是否重要?
為了找到答案,研究人員添加了一種藥物來固定它們。他們看到,雖然神經(jīng)元仍在移動,但它們經(jīng)常改變方向,而不是以簡單的直線移動。
“當(dāng)我們使用抑制滑動的藥物時,我們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元不能以良好的直線,平滑的軌跡遷移,”巴斯說。“這就是我們發(fā)現(xiàn)通常發(fā)生的一點點滑動對機動性非常重要的原因。”
更進一步,研究人員通過敲除它們的錨定蛋白從中心體分離出更多的微管。這導(dǎo)致許多神經(jīng)元減慢甚至完全停止,神經(jīng)元的軸突繼續(xù)長長。
通過操縱蛋白質(zhì)水平,研究人員現(xiàn)在知道即使是最小的改變也可以極大地改變神經(jīng)元的形態(tài)和遷移行為,這可以轉(zhuǎn)化為發(fā)育問題。
“如果這些機制中的任何一種 - 使用九種或任何這些運動蛋白質(zhì) - 都會受到干擾,那么在任何地方都會出現(xiàn)問題,”巴斯說。
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