Как мозг развивается до рождения, жестко контролируется модификацией РНК
Добавить в закладки
Статьи

Как мозг развивается до рождения, жестко контролируется модификацией РНК

Согласно исследованию Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании, химическая метка, добавляемая к РНК во время эмбрионального развития, регулирует рост раннего мозга . Результаты опубликованы на этой неделе в Cell..
Профессора неврологии Го-ли Мин, доктор медицинских наук , и Хунцзюнь Сун, доктор наук , изучают основные принципы создания работающего мозга. «Когда это развитие идет наперекосяк, возникают проблемы, которые могут вызвать психические расстройства у людей», — сказал Сонг. Мин и Сун используют модели животных и органоиды, также называемые мини-мозгом, сделанные из стволовых клеток человека, чтобы связать свои выводы с условиями, обнаруженными у людей.

За последние несколько лет ученые обнаружили химические модификации матричной РНК (мРНК) в определенных участках генома и обнаружили, что эти изменения являются динамическими, что означает, что определенная химическая группа добавляется и удаляется ферментами регулярным, структурированным образом. . Химическая группа изучали в клеточной бумаге, м 6 А, является наиболее распространенной модификации мРНК в клетках человека.

«Мы спросили: это еще один уровень регуляции экспрессии генов?» — сказал Мин.

В настоящее время принято считать, что строго контролируемый молекулярный процесс направляет сложное развитие мозга до рождения — и что этот процесс основан на точной последовательности включения и выключения генов. Однако даже незначительные ошибки в этом процессе могут быть увеличены позже. Сонг сравнивает этот процесс с поездом, движущимся по неверному пути и заканчивающимся за много миль от намеченного пункта назначения.

Классический взгляд на этот контроль заключается в том, что ДНК кодирует РНК, определяя, какие белки будут производиться клетками. Однако мРНК можно модифицировать в процессе, чтобы она могла производить белки с множеством вариаций. Из этого знания родилась новая область, названная эпитранскриптомикой.

Сотовый документ является первым исследованием epitranscriptomics в эмбриональном мозге млекопитающих, и ключ м 6 A, маркер для молекул , связанных на утилизацию в клетке. Обычно мРНК, меченные m 6 A, связаны с такими процессами, как репликация клеток и дифференцировка нейронов, а A-тегирование m 6 способствует их распаду после того, как они больше не нужны.

Если m 6 A не добавить в правильное время к молекуле, связанной с мусором, поезд развития пойдет по неправильному пути. Мин и Сун предполагают, что это происходит из-за того, что развивающиеся клетки мозга застревают на более ранней стадии из-за того, что сигналы m 6 A для удаления клеточного мусора неправильно читаются или не читаются вообще.

Исследователи обнаружили, что в модели мышей с истощенным m 6 A репликация клеток продлевается, поэтому дифференцировка стволовых клеток, которая обычно упорядоченно разматывает дочерние клетки, застревает. Мышь с нокаутом развивает меньше клеток мозга, таких как нейроны и клетки глии, и, следовательно, имеет аномальную схему и нефункционирующий мозг.

«Мы использовали органоид, мини-мозг, сделанный из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток, чтобы связать результаты нокаута мышей с людьми», — сказал Минг. « Передача сигналов m 6 A также регулирует развитие нейронов органоидов переднего мозга человека».

Развитие нейронов в мини-мозге, которое разработал Мин, аналогично тому, что происходит у людей, моделирующих развитие мозга плода до второго триместра.

«Мы были удивлены, когда обнаружили, что стволовые клетки человека имеют большее количество меток m 6 A по сравнению с клетками мыши», — сказал Мин. «Сравнение ландшафтов m 6 A-мРНК в эмбриональном развитии мозга мыши и человека показало нам, что специфическая для человека m 6 A-маркировка может быть связана с генами риска мозговых расстройств».

Многие из генов, связанных с генетическим риском определенных состояний, таких как шизофрения и расстройство аутистического спектра, имеют только m 6 А-метку у людей, а не у мышей, что повышает вероятность того, что нарушение регуляции на этом уровне экспрессии генов может способствовать определенным человеческим факторам. нарушения головного мозга.




Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Автор: admin
Опубликовано: 26.01.2021

Adblock
detector
  X