Gesundheit

Wie bekommen wir so viele verschiedene Arten von Neuronen in unserem Gehirn?

SMU (Southern Methodist University) die Forscher haben entdeckt, eine weitere Ebene der Komplexität in der Genexpression, die dabei helfen könnten zu erklären, wie wir in der Lage sind, so viele Milliarden von Neuronen in unserem Gehirn.

Neuronen sind Zellen im inneren des Gehirns und des Nervensystems, die verantwortlich sind für alles, was wir tun, denken oder fühlen. Sie verwenden elektrische Impulse und Chemische Signale zu senden, die Informationen zwischen verschiedenen Bereichen des Gehirns und zwischen Gehirn und dem rest des Nervensystems, das zu sagen, unser Körper, was zu tun ist. Menschen haben rund 86 Milliarden Neuronen im Gehirn, die uns anweisen, Dinge zu tun, wie heben eines Armes oder daran denken, den Namen.

Doch nur ein paar tausend Gene verantwortlich sind für die Schaffung von denen Neuronen.

Alle Zellen im menschlichen Nervensystem haben die gleiche genetische information. Aber letztlich werden Gene aktiviert „on“ oder „off“ wie ein Licht-Schalter zu geben, Neuronen-spezifischen Funktionen und Rollen.

Das Verständnis des Mechanismus, wie ein gen ist oder nicht eingeschaltet ist — der Prozeß, bekannt als gen-Ausdruck-könnte helfen, erklären, wie so viele Neuronen entwickelt, die in Menschen und anderen Säugetieren.

„Studien wie diese zeigen, wie durch einzigartige Kombinationen von spezifischen Genen, Sie können verschiedene, spezifische Neuronen,“ sagte Adam D. Norris, co-Autor der neuen Studie und Floyd B. James, Assistant Professor in der Abteilung der Biologischen Wissenschaften an der SMU. „Also die Straße hinunter, diese könnten uns helfen zu erklären: No. 1, wie hat unser Gehirn schon in diesem Komplex? Und No. 2, wie können wir imitieren die Natur und machen unabhängig von der Art der Neuronen, wir könnten daran interessiert sein, nach diesen Regeln?“

Wissenschaftler haben bereits einen Teil der gen-expression puzzle herausgefunden, wie frühere Studien haben gezeigt, dass Proteine, die sogenannten Transkriptionsfaktoren spielen eine wichtige Rolle bei der wiederum bestimmte Gene an-oder ausschalten, indem Sie die Bindung an nahe gelegenen DNA.

Es ist auch bekannt, dass ein Prozess, der als RNA-Spleißen, die gesteuert wird durch RNA-bindende Proteine, können hinzufügen eine zusätzliche Ebene der regulation zu, dass neuron. Sobald ein gen eingeschaltet wird, verschiedene Versionen der RNA-Molekül erstellt werden können, die durch RNA-Spleißen.

Aber bevor der SMU-Studie wurde gemacht, was wurde in der Fachzeitschrift eLife, es war nicht genau klar ist, was die Logistik zu schaffen, die Vielfalt war.

„Bevor diese Wissenschaftler waren überwiegend konzentriert auf Transkriptionsfaktoren, die Schicht No. 1 der gen-expression. Das ist die Ebene, die wird in der Regel konzentriert sich auf wie das erzeugen von bestimmten Arten von Neuronen,“ Norris sagte. „Wir fügen, dass die zweite Schicht und zeigt, dass [Transkriptionsfaktoren und RNA-bindende Proteine] abgestimmt werden müssen ordnungsgemäß.

Und Norris bemerkte, „dies war das erste mal, wo die Koordination der Genexpression identifiziert wurde, in einem einzigen neuron.“

Mit einer Kombination von old school und cutting-edge-Genetik Techniken, die Forscher untersuchten, wie sich die RNA von einem gen namens sad-1, auch in Menschen gefunden, war gespleißt in den einzelnen Neuronen des Wurms Caenorhabditis elegans. Sie fanden heraus, dass sad-1 wurde eingeschaltet, in allen Nervenzellen, aber traurig-1 unterzog sich verschiedenen Spleiß-Muster in verschiedenen Arten von Neuronen.

Und während Transkriptionsfaktoren wurden nicht gezeigt, um direkt die Teilnahme an der RNA-Spleißen für die sad-1-gen, waren Sie aktivieren Gene, die code für RNA-bindende Proteine unterschiedlich zwischen den verschiedenen Arten von Neuronen. Es ist diese RNA-bindenden Proteine, die Steuern, RNA-Spleißen.

„Sobald das gen wurde aktiviert, diese Faktoren kam und dezent verändert den Inhalt, die gen,“ Norris sagte.

Als Ergebnis, traurig-1 gespleißt nach neuron-spezifischen mustern.

Sie fanden auch, dass die koordinierte Regelung hatte unterschiedliche Angaben in verschiedenen Neuronen.

„Bild zwei verschiedene Neuronen zu wollen, erreichen das gleiche Ziel. Können Sie sich vorstellen, Sie gehen entweder durch den exakt gleichen Pfad um dorthin zu gelangen, oder Sie nehmen verschiedene Wege. In dieser Studie, zeigen wir, dass die Antwort so weit ist, verschiedene Wege“, sagte Norris. „Sogar in einem einzigen neuron, gibt es mehrere verschiedene Ebenen der gen-expression, die zusammen das neuron die einzigartige neuron, dass es ist.“

Norris verwendet Wurm-Neuronen, weil „im Gegensatz zu den Menschen, wir wissen, wo jeder Wurm neuron ist und was es sein sollte bis zu. Deshalb können wir sehr sicher wissen, welche Gene verantwortlich sind für die neuronale Prozess.

„Die sehr spezifische details aus dieser Studie nicht auf den Menschen zutreffen. Aber hoffentlich werden die Prinzipien beteiligt werden,“ Norris erklärt. „Aus den letzten Jahrzehnten der Arbeit in der Wurm Nervensystem, spezifische Gene gefunden zu haben, die eine spezifische Wirkung auf den Wurm-Verhalten wird später gezeigt, waren verantwortlich für die gleichen Arten von Dingen in der menschlichen Nerven.“