研究人员探索神经元多样性的起源

SMU(南卫理公会大学)研究人员发现基因表达的另一层的复杂性,这可能有助于解释我们如何能够有这么多数十亿神经元的大脑。

在大脑和神经元细胞神经系统负责任的为我们所做的一切,思考或感觉。他们利用电脉冲和化学信号在大脑的不同区域之间发送信息,和之间的大脑和其他神经系统,告诉我们的身体做什么。人类的大脑有大约860亿个神经元直接我们抬起一只手臂或记住一个名字。

然而只有几千基因是负责创建这些神经元。

所有的细胞都在人类神经系统有相同的遗传信息。但最终,基因是“打开”或“关闭”就像一个灯的开关给神经元的特定的功能和角色。了解基因的机制或还未转——过程称为基因表情有助于解释很多神经元是如何发展在人类和其他哺乳动物。

“像这样的研究展示了独特的特定基因的组合,你可以做出不同的特定的神经元,”亚当·d·诺里斯说,这项新研究的作者之一和弗洛伊德b·詹姆斯SMU的生物科学助理教授。“所以,这可以帮助我们解释:第一,我们的大脑是如何得到这个复杂的?和2号,我们怎么能模仿自然,使任何类型的神经元可能感兴趣以下规则?”

科学家已经基因表达问题发现的一部分,之前的研究表明,蛋白质称为转录因子发挥关键作用在帮助打开或关闭特定基因通过绑定到附近的DNA。

也知道,这一过程被称为RNA剪接,这是由RNA结合蛋白,可以添加一个额外的监管层神经元。一旦打开,一个基因可以创建不同版本的RNA分子RNA拼接。

但在SMU的研究,发表在《华尔街日报》eLife,它是不清楚物流创造多样性是什么。

“在此之前,科学家们主要集中在转录因子,层1号基因的表达。这层通常会关注生成特定的神经元类型,”诺里斯表示。“我们添加第二个层和显示(转录因子和RNA结合蛋白)必须妥善协调。

诺里斯说,“这是第一次在协调单个神经元基因表达已被确认的。”

使用老式的组合和尖端遗传学技术,研究人员观察了RNA的基因称为sad-1,还发现在人类中,拼接在单个神经元的蠕虫秀丽隐杆线虫。他们发现sad-1打开所有的神经元,但sad-1经历了不同的剪接模式在不同的神经元类型。

虽然转录因子没有证明是直接参与sad-1基因的RNA拼接,他们激活基因编码RNA结合蛋白不同类型的神经元之间的不同。正是这些RNA结合蛋白控制RNA拼接。

“一旦基因被打开,这些因素来巧妙地改变了基因的内容,”诺里斯表示。

因此,sad-1拼接根据特异性神经元模式。

他们还发现,协调监管在不同的神经元有不同的细节。

“照片两个不同的神经元想达到同样的目标。你可以想象他们要么走相同的路径或他们采取不同的路径到达那里。在这项研究中,我们表明,到目前为止,答案是不同的路径,”诺里斯表示。“即使在单个神经元,有多个不同的层基因表达构成独特的神经元,神经元是。”

诺里斯使用蠕虫神经元因为“与人类不同的是,我们知道每一个蠕虫神经元和它应该做什么。因此,我们可以非常自信地知道基因负责的神经过程。

“这项研究的非常具体的细节不会适用于人类。但是希望涉及的原则,”诺里斯解释道。“从过去几十年的工作虫神经系统,特定的基因发现有一个特定的蠕虫的行为影响后来被证明是负责相同类型的事情在人类神经。”