什么使神經(jīng)元成為神經(jīng)元 研究發(fā)現(xiàn)腦細(xì)胞中RNA結(jié)合蛋白的線索
科學(xué)家們?nèi)匀徊磺宄槭裁磶缀趺糠NRNA結(jié)合蛋白都有兄弟姐妹 - 或“旁系同源物”。雖然這種同胞蛋白具有相同的起源并且以多種方式彼此相似,但是它們被認(rèn)為在細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)不同的功能。專注于兩種對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)很重要的兄弟RNA結(jié)合蛋白PTBP1和PTBP2,一組研究人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元時(shí),這些蛋白質(zhì)在發(fā)育中的大腦中具有多余和獨(dú)特的功能-通過(guò)電氣和化學(xué)信號(hào)處理和傳輸信息的電池。
“PTBP1在神經(jīng)干細(xì)胞中表達(dá),而PTBP2在分化神經(jīng)元中表達(dá),”加州大學(xué)河濱分校醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)科學(xué)助理教授Sika Zheng說(shuō),他領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究項(xiàng)目。“它們的表達(dá)幾乎是相互排斥的。在大腦發(fā)育期間,細(xì)胞將PTBP1的表達(dá)轉(zhuǎn)換為PTBP2。這有助于神經(jīng)元分化過(guò)程,并且可以讓我們深入了解是什么使神經(jīng)元成為神經(jīng)元。”
研究結(jié)果將于12月6 日出現(xiàn)在Cell Reports中。
這項(xiàng)研究使用多種小鼠模型進(jìn)行,對(duì)微調(diào)中風(fēng),肌萎縮側(cè)索硬化癥和帕金森病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的干細(xì)胞治療策略具有重要意義。
鄭解釋說(shuō),在人類中,通常需要數(shù)月才能將干細(xì)胞分化為神經(jīng)元。
“在分子水平上理解這些蛋白質(zhì)如何工作以及神經(jīng)元如何獲得它們的構(gòu)建塊可以幫助我們加速分化過(guò)程并使其更有效率,”他說(shuō)。
他解釋說(shuō)PTBP1和PTBP2可以看作兄弟姐妹,他們都是天生的音樂家,除了PTBP1是古典音樂的大師,而PTBP2掌握了當(dāng)代音樂。
“可以想象,兩者都喜歡音樂,有時(shí)候也會(huì)以同樣的方式表演,”鄭說(shuō)。“但在其他時(shí)候,他們以不同的方式解釋和播放音樂,例如,使用不同的風(fēng)格和樂器,給予不同的意義和情感相同的分?jǐn)?shù)。在這個(gè)類比中,樂譜是原始的遺傳信息或細(xì)胞中的早熟RNA。”
早熟RNA是未經(jīng)加工的RNA分子,其從細(xì)胞核中的DNA模板“復(fù)制”。過(guò)早的RNA通過(guò)RNA結(jié)合蛋白的幫助進(jìn)行廣泛修飾以產(chǎn)生成熟的RNA遺傳信息。取決于如何進(jìn)行修飾,可以不同地處理相同的過(guò)早RNA以產(chǎn)生最終RNA產(chǎn)物的變體。細(xì)胞內(nèi)所有成熟RNA的組成共同決定細(xì)胞身份。
“使用相同的類比,性能是最終產(chǎn)品或成熟RNA,”鄭繼續(xù)說(shuō)。“由于PTBP1和PTBP2的活性,神經(jīng)干細(xì)胞和神經(jīng)元具有不同的RNA集合。”
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