Proteiner kopplade till nervfiberutveckling

När MIT-biologiprofessorn Frank Gertler födde upp möss som saknade en viss uppsättning gener, förväntade han sig att deras hjärnceller skulle ha felaktiga, felaktiga nervfibrer. Till sin förvåning såg han muterade neuroner som såg ut som stekta ägg: somas – eller cellkroppar – var intakta, men de grenliknande dendriterna och långa, magra axonerna saknades.

I ett normalt musembryo (överst), efter 16,5 dagars dräktighet, är axoner synliga i rött när de sträcker sig från cortex uppåt mot en del av hjärnan som kallas den inre kapseln. I en mus som saknar Ena/Vasp-proteiner (nederst), misslyckas axonerna att växa.

Den typiska neuronen i hjärnbarken har ett enda axon, som vidarebefordrar information till andra celler, och många kortare dendriter, som tar emot meddelanden från andra celler. De genetiskt förändrade mössen i studien producerade hjärnceller som inte kunde förlänga några axoner eller dendriter eller att ansluta till andra neuroner.

Familjen av proteiner som kodas av de tre gener Gertler undersökte, känd som Ena/Vasp-proteiner, visar sig spela en avgörande roll i utvecklingen av nervfibrer. Att manipulera dessa proteiner kan en dag hjälpa till att reparera ryggradsskador och andra skador orsakade av felaktiga cell-till-cell-förbindelser. Vi tror att de mekanismer vi har börjat nysta upp kan öppna dörren till potentiella regenerativa terapier för neurodegeneration eller hjärnskador, säger Gertler.

En cells form bestäms av dess cytoskelett - de inre pelarna och balkar som trycker mot cellmembranet. För att flytta och ändra form måste en cell omforma sitt cytoskelett. Det är som att cellen läser trafiksignaler och försöker ta reda på vart den ska gå, säger Gertler. Ena/Vasp-proteiner är navigatorerna för nervutväxter som kallas neuriter, prekursorerna till axoner och dendriter.

Proteinerna finns i spetsarna av en neurits filopodia-korta förlängningar som tar emot miljösignaler och översätter dem till instruktioner för cellen. Dessa instruktioner säger till cellen att antingen fortsätta att förlänga filopodia, genom att förlänga proteinfilament, eller att stoppa tillväxten.

Detta är en av de första studierna som avslöjar de tidiga stegen i hur en differentierad neuron börjar förvärva sin unika morfologi, säger Gertler.

Dölj