2021年9月23日

两种神经元的起源揭示了一些细胞多样性出现在大脑中

大脑内部生活无数的细胞类型,支持复杂的人类思想我们记忆和决策的能力,我们的嗅觉能力,品味,运动,和沟通。科学家们还不完全了解这个关键细胞多样性产生大脑生长和发育。

现在,麻省理工和哈佛大学的研究人员和熨斗研究所表明两个关键类型的细胞在大脑皮层产生一个祖在老鼠身上。由凯瑟琳Allaway、奥利Wapinski Gord Fishell斯坦利广泛的精神病学研究中心的马里亚诺·Gabitto和理查德·邦熨斗研究所的研究人员发现,基因和分子因素,使两个中间神经元的数量发展不同的身份。

研究结果,发表在自然,可以提供一个模型为研究大脑细胞多样性的出现。因为许多神经发育和精神疾病影响不同的细胞类型,包括中间神经元,不同,作者说,他们的工作也可以帮助研究人员更好地了解这些疾病的发生。方法开发的团队也可以帮助科学家研究疾病相关基因突变的影响在不同的细胞类型。

“神经科学未来的一部分将创建工具,我们可以用正确的活动非常特定的细胞类型,“Fishell说,协会成员在广泛和哈佛医学院的神经生物学教授。这些工具”的重要一步是我们所做的研究:越来越个别细胞类型的详细知识。”

抑制internerons

中间神经元在中枢神经系统神经元位于完全,而且更多样的形状,连接,和功能比任何其他类型的细胞在大脑的前部。中间神经元的两个最突出的类型是小清蛋白(PV)和生长抑素(SST)阳性细胞。在成人中,这些细胞不能更多的不同。

虽然都是抑制细胞停止或减缓神经元firing-PV和海温细胞以不同的方式做这件事。光伏电池作为一种否决,完全停止的信号,而风场调整神经细胞交流,允许一些信号通过而阻止他人。

Fishell的团队知道从以前的工作,尽管他们的分歧,PV和海温细胞来自相同的细胞类型。以确定哪些因素可能会影响如何以及何时细胞分化,研究人员利用RNA序列的组合,它提供了关于基因表达的信息,和技术测定Transposase-Accessible染色质使用排序,或ATAC-seq,分析两种细胞类型。ATAC-seq揭示的哪些部分chromatin-the紧紧缠绕包裹细胞的DNA和蛋白质的核中,细胞的蛋白质合成机制访问。“当你把这两个数据集在一起,这是一个非常丰富的数据源构建惊人的计算模型基因调控说:“凯瑟琳Allaway co-first作者的研究和研究生在Fishell的实验室研究。

通过这些数据,研究者建立地图显示分子监控复合物的DNA, RNA, proteins-interconnect控制鼠标PV和SST细胞基因表达。与熨斗研究所的理查德·邦合作,Fishell的团队建模计算这些基因调控网络。

“我们绝对特权与计算科学家可以利用这个复杂的数据,“Fishell说。”,我们非常自豪,非常高兴来到这里看早期的生物从一个实验科学领域的背后真正的理论。”

评估模型

通过比较基因调控网络对不同时间点出生之前和之后,研究小组发现,这两个类型的中间神经元分化当他们停止迁移在早期发展和定居在皮层。他们发现某些特定的蛋白质转录因子有助于调节基因活性,共享在两种类型的细胞,但不同的行动,直接发展的两种细胞类型。这表明染色质结构中起着重要作用在维持细胞的最终命运通过控制转录因子可以访问DNA来调节基因的表达。