Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Hjernekraft: Hvorfor har mennesker den største hjernebarken?

Anonim

Sammenlignet med andre pattedyr, har mennesker den største cerebrale cortexen. Et ark med hjerneceller som folder inn i seg selv flere ganger for å passe inn i skallen, er cortex setet for høyere funksjoner. Det er det som gjør at vi kan behandle alt vi ser og hører og tenker.

annonse


Utvidelsen av hjernebarken setter mennesker bortsett fra resten av deres andre primater. Likevel har forskere lenge lurt på hvilke mekanismer som er ansvarlige for denne evolusjonære utviklingen.

Ny forskning fra Kosik Molecular and Cellular Neurobiology Lab ved UC Santa Barbara har funnet en spesifikk lang nocoding ribonukleinsyre (lncRNA) som regulerer nevral utvikling (ND). Resultatene vises i tidsskriftet Neuron .

"Denne lncND, som vi har kalt det, kan bare finnes i grenen av primater som fører til mennesker. Det er en strekning av nukleotider som ikke kodes et protein, " sa seniorforfatter Kenneth S. Kosik, Harriman Professor av nevrovitenskapsforskning i UCSBs institutt for molekylær, cellulær og utviklingsbiologi. "Vi demonstrerer at lncND er slått på under utvikling og slått av når cellen utvikler seg."

Lederforfatter Neha Rani, en postdoktor i Kosik Lab, identifiserte flere bindingssteder på lncND for en annen type RNA kalt microRNA. En av dem, kalt microRNA-143, binder til lncND.

"Vi fant at lncND kunne sequestere dette microRNA og dermed regulere uttrykket for Notch-proteiner, " sa Rani. "Hakkproteiner er svært viktige regulatorer under nevron utviklingen. De er involvert i celledifferensiering og celle skjebne og er kritiske i nevrale utviklingsveien."

Kosik beskriver lncND som en plattform som binder disse mikroRNAene som en svamp. "Dette gjør at Notch kan gjøre hva den skal gjøre under utviklingen, " forklarte han. "Så når hjernen forfaller, går nivåene av lncND ned, og når de gjør det, kommer disse microRNAene å fly av plattformen og glir på Notch for å bringe nivåene ned. Du vil ha Notch nivåer til å være høye mens hjernen utvikler seg, men ikke en gang modning skjer. Denne lncND er en elegant måte å endre Notch nivåer raskt. "

For å replikere disse cellekulturresultatene brukte Rani menneskelige stamceller til å vokse nevroner i det som kalles en mini-hjerne. I denne pea-størrelse gob av hjernevæv identifiserte hun en subpopulasjon - radiale glialceller (neuronale stamceller) og andre neurale progenitorer - ansvarlig for å lage lncND.

Men forskerne ønsket å se de radiale glialcellene i det faktiske menneskelige hjernevæv, så de snudde seg til kolleger i utviklings- og stamcellebiologi-graduate-programmet ved UC San Francisco School of Medicine. Ved bruk av in situ-hybridisering fant UCSF-forskere lncND i neurale forløperceller, men ikke i modne nevroner.

"Det var akkurat der vi trodde det ville være i hjernevæv, " sa Kosik, som også er meddirektør for UCSBs Neuroscience Research Institute. "Men vi hadde fortsatt en ting vi måtte gjøre fordi folk fortsatt ikke ville være fornøyd med at vi hadde gjort alt for å vise at lncND virkelig gjorde noe funksjonelt."

Så introduserte UCSF-teamet lncND i fosterhjernen til en gestattende mus. Grønn fluorescerende protein merking tillot dem å se det tidlige utviklingsmønsteret og vise at lncND, som vanligvis ikke er tilstede hos mus - lncND finnes kun i enkelte primater, inkludert mennesker - hadde en funksjonell effekt på utviklingen.

"Da vi overuttrykkte lncND i musfostret, påvirket vi faktisk utviklingen på den forutsagte måten, " sa Kosik. "Det tidlige utviklingsmønsteret ble skiftet mot flere forløperceller, selv om musen ikke gjør lncND i det hele tatt."

Ifølge Kosik identifiserer dette arbeidet ikke bare et svært kritisk gen for menneskelig hjerneutvikling, men gir også en anelse om en komponent som sannsynligvis bidro til utvidelse av hjernen i mennesker. "Vi har vist at lncND kan være en viktig aktør i menneskelig hjerneekspansjon, noe som er spennende i seg selv, " sa Rani. "Et annet interessant aspekt ved dette arbeidet er at lncND ser ut til å bidra til å regulere den sentrale utviklingsveien til Notch-signalering."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av University of California, Santa Barbara . Opprinnelig skrevet av Julie Cohen. Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Neha Rani, Tomasz J. Nowakowski, Hongjun Zhou, Sirie E. Godshalk, Véronique Lisi, Arnold R. Kriegstein, Kenneth S. Kosik. En Primate lncRNA Mediater Hakk Signalering under Neuronal Development ved Sequestering miRNA . Neuron, 2016; DOI: 10, 1016 / j.neuron.2016.05.005