蛋白質(zhì)Matrin-3決定神經(jīng)干細(xì)胞的命運在大腦發(fā)育

日本熊本大學(xué)的一個研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新的神經(jīng)源性機制負(fù)責(zé)大腦發(fā)育。通過應(yīng)用專利技術(shù)來檢測微量蛋白質(zhì)在生物體中,他們發(fā)現(xiàn)一種新的蛋白質(zhì)叫做Matrin-3負(fù)責(zé)決定神經(jīng)干細(xì)胞的命運。這種蛋白質(zhì)的缺乏會導(dǎo)致無序的神經(jīng)干細(xì)胞分化成神經(jīng)元,導(dǎo)致大腦層結(jié)構(gòu)的崩潰。很明顯,Matrin-3維護是很重要的神經(jīng)干細(xì)胞在腦發(fā)育。

神經(jīng)干細(xì)胞能夠分化成各種類型的神經(jīng)細(xì)胞(多能性),能夠自主復(fù)制處于未分化狀態(tài)。在哺乳動物胚胎階段,神經(jīng)干細(xì)胞分化成主要的神經(jīng)細(xì)胞,大腦神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞等構(gòu)成。他們是受多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,組合基因和轉(zhuǎn)錄因子。然而,人們很少知道分子機制,決定他們的命運。了解神經(jīng)干細(xì)胞保持未分化狀態(tài)或他們?nèi)绾未_定哪些類型的細(xì)胞分化成神經(jīng)發(fā)育研究是很重要的。

熊本大學(xué)研究小組試圖找到一個控制的分子神經(jīng)干細(xì)胞的命運。特別是,他們想要找到一個調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄因子極其微小的表情。轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)信號,來打開或關(guān)閉,使用phosphorylation-a機制改變蛋白質(zhì)的作用通過添加一個磷酸分子。然而,由于磷酸化發(fā)生在一個生物體(體內(nèi)),并且只在細(xì)胞核內(nèi)微量,很難捕獲現(xiàn)象。幸運的是,該研究小組先前開發(fā)自己的技術(shù)來檢測這些微量的蛋白質(zhì)。使用該專利技術(shù),研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新穎的核磷酸化蛋白質(zhì)稱為Matrin-3,他們確定負(fù)責(zé)決定神經(jīng)干細(xì)胞的命運。

當(dāng)未分化的神經(jīng)干細(xì)胞,收獲和培養(yǎng)胎鼠大腦,有纖維母細(xì)胞生長因子(FGF2),表達(dá)Matrin-3大大增加和磷酸化先進。此外,Matrin-3高度表達(dá)和磷酸化在胎鼠的大腦區(qū)域有大量的神經(jīng)干細(xì)胞。

另一方面,體外實驗表明,一個缺乏Matrin-3導(dǎo)致神經(jīng)干細(xì)胞伸長和分化成神經(jīng)元。在體內(nèi)實驗中,胚胎大腦層結(jié)構(gòu)的部分(一個特有的大腦皮層)塌本身。

此外,由于一個實驗詳細(xì)闡明Matrin-3的磷酸化作用,研究人員發(fā)現(xiàn),一個特定的網(wǎng)站(絲氨酸殘基位置208)的氨基酸序列Matrin-3必須由一個特定的磷酸化酶(ATM激酶)保持未分化的神經(jīng)干細(xì)胞。

“最近的研究表明,Matrin-3基因突變導(dǎo)致家族性肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(家族性肌萎縮性側(cè)索硬化癥),“高速列車上助理教授Niimori-Kita說,他領(lǐng)導(dǎo)了這一研究。“這是認(rèn)為基因突變Matrin-3導(dǎo)致功能障礙的因素調(diào)節(jié)神經(jīng)元分化和擾亂了開關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo),從而損害正常的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和大腦發(fā)育。我們的研究結(jié)果可以提供重要的線索,闡明家族ALS的機制。”

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