研究人员确定适当的大脑发育所必需的蛋白质中心

北卡罗来纳大学医学院的研究人员发现,蛋白质糖原合成酶激酶3,或GSK-3,适当的在生命的早期大脑发育是至关重要的,一个令人惊讶的发现考虑,制药公司正在寻找方法来限制蛋白质功能的治疗双相情感障碍、精神分裂症、老年痴呆症。

发现,今天发表在《华尔街日报》eLife,也暗示了神经发育障碍的研究,所产生的不正常大脑形成在胚胎阶段和阶段。

“我们发现,删除GSK-3从一个特定类型的神经元会破坏这些神经元通过大脑皮层迁移,”梅根·Morgan-Smith博士说,最近UNC研究生和eLife论文的第一作者。大脑皮层神经元迁移是如何的关键就在成年组织了所以它可以正常工作。“这一发现令人震惊。我们认为删除GSK-3将增强神经元的迁移。相反,相反的事情发生了。”

直到现在,科学家们认为GSK-3作为一种重要的药物目标因为它调节约200其他蛋白质的功能在不同的脑细胞。在某些条件下,如精神分裂症和阿尔茨海默病,GSK-3被认为是抑制这些蛋白质更大程度比是正常的。针对GSK-3,药理学家试图压制GSK-3的活动,这样的一些下游蛋白被释放并提供治疗效果。例如,这就是科学家认为锂GSK-3治疗工作双相情感障碍。

威廉·斯奈德博士UNC神经科学中心的主任和高级eLife论文的作者,说,“我们的研究表明,我们需要抑制GSK-3时要小心,因为大脑需要一定的发育和生理过程的活动。”

斯奈德和Morgan-Smith说其他几个蛋白质先前与大脑层形成,但GSK-3可能会是整个过程中最重要的监管机构,因为它是一个中心很多其他蛋白质的细胞信号。

“我们认为这一发现冰山一角的什么GSK-3神经元,”斯奈德说。“这可能会影响的规定,轴突和突触做扩展到大脑可塑性,这对正常的大脑发育是至关重要的。”

在人类胚胎大脑神经元从祖细胞是天生的,然后迁移到抵达外皮层。随着新的神经元的出生,他们过去previously-born神经元迁移到最终位置。最后2/3兴奋性神经元出生——细胞称为层锥体神经元——迁移过去的所有其他神经元,形成一个新图层头骨。以这种方式,神经元形成皮质层,负责提高大脑功能,如学习和记忆。

在这个分层过程中,神经元轴突长,太阳神扩展连接到其他细胞在大脑皮层和其他地方的。当皮质分层出错,这些轴突连接不正确形式。会导致一系列的结果神经发育障碍,如智障。

这种相同的分层过程发生在老鼠,也与GSK-3兴奋锥体神经元层2/3。

使用鼠标遗传学和子宫电穿孔技术,Morgan-Smith能够删除GSK-3基因从兴奋锥体神经元层2/3,然后研究这些细胞中发生了什么大脑发育。

“删除GSK-3完全关闭系统,”Morgan-Smith说,进行研究的研究生在斯奈德的实验室。“外皮质层没有形成。分散在大脑皮层神经元。”

Morgan-Smith的研究是第一个研究的角色GSK-3在兴奋锥体神经元层2/3生活系统。其他GSK-3是在细胞培养进行研究。她的工作花了3½年,出版工作是她的论文。她现在完成工作斯奈德的实验室找出如果删除GSK-3影响神经元信号的方式。