خانه / آناتومی اعصاب / منشا تنوع نورونی در مغز

منشا تنوع نورونی در مغز

نوروسافاری | محققان SMU (دانشگاه متدیست جنوبی) سطح جدیدی از پیچیدگی در بیان ژن را کشف کرده اند، که می تواند به ما توضیح دهد که چگونه ما قادریم میلیاردها نورون در مغز خود داشته باشیم.

نورونها سلولهایی در درون مغز و سیستم عصبی هستند که مسئول هر کاری هستند که انجام می دهیم، مثلا زمانی که فکر می کنیم یا احساس می کنیم. آنها از ایمپالس های الکتریکی و سیگنال های شیمیایی برای ارسال اطلاعات بین نواحی مختلف مغز و بین مغز و بقیه سیستم عصبی استفاده می کنند تا به بدن ما بگویند چه کاری باید انجام شود. انسان تقریباً ۸۶ میلیارد نورون در مغزش دارد که ما را به سمت انجام کارهایی مثل بالا بردن بازو یا یادآوری یک نام رهبری می کند.

با این حال، تنها چند هزار ژن مسئول ایجاد این نورون ها هستند.

تمام سلول های سیستم عصبی انسان اطلاعات ژنتیکی یکسانی دارند. اما در نهایت، ژن ها مانند یک کلید لامپ “روشن” یا “خاموش” می شوند تا به نورون ها ویژگی ها و نقش های خاصی بدهند. دانستن مکانیسم چگونگی روشن یا غیر فعال بودن یک ژن- فرایند شناخته شده به عنوان بیان ژن- می تواند در توضیح چگونگی تکوین بسیاری از نورون ها در انسان و سایر پستانداران کمک کند.

به گزارش نوروسافاری از دانشگاه SMU، آدام دی نوریس، نویسنده پژوهش جدید و فلوید B جیمز استادیار در گروه علوم بیولوژیکی SMU گفت:

مطالعاتی از این دست نشان می دهد که چگونه می توان با ترکیب های منحصر به فرد از ژن هایی خاص، نورون های متفاوت ویژه ای را ایجاد کرد. بنابراین در پایین راه، این می تواند به ما کمک کند توضیح دهیم: ۱- مغز ما چگونه این مجموعه نورونی متنوع را بدست می آورد؟ و ۲- چگونه می توانیم از طبیعت تقلید کنیم و بر اساس پیروی از این قوانین از هر نوع نورونی که ممکن است علاقه مند باشیم، بسازیم؟

بیشتر بدانید:  دنیای متنوع نورونها چگونه شکل می گیرد/رمز گشایی از فرآیند پیدایش تنوع نورونی

نقش پروتئینهای متصل شونده به RNA

دانشمندان قبلاً بخشی از پازل بیان ژن را کشف کرده اند، همانطور که مطالعات قبلی نشان داده است که پروتئین هایی به نام فاکتور رونویسی نقش مهمی در کمک به روشن یا خاموش کردن ژن های خاص با اتصال به DNA دارند.

همچنین شناخته شده است که فرایندی به نام RNA splicing، که توسط پروتئین های متصل شونده به RNA کنترل می شود، می تواند یک لایه اضافی از تنظیم را به آن نورون اضافه کند.  پس از روشن شدن یک ژن، نسخه های مختلفی از مولکول RNA را میتوان با تکه تکه کردن RNA ایجاد کرد.

اما قبل از انجام مطالعه SMU، که در مجله eLife منتشر شد، دقیقاً مشخص نبود جزئیات پشت این ایجاد تنوع چیست.

نوریس گفت:

قبل از این، دانشمندان بیشتر روی فاکتورهای رونویسی متمرکز بودند که لایه شماره یک بیان ژن است. این لایه ای است که معمولاً به عنوان منشا تولید انواع نورون خاص مورد توجه قرار میگیرد.

  وی افزود:

ما در حال اضافه کردن لایه دوم هستیم و نشان می دهد که فاکتورهای رونویسی و پروتئین های متصل شونده به RNA باید به درستی هماهنگ شوند. این اولین بار بود که هماهنگی بیان ژن در یک نورون واحد مشخص میشود.

بیشتر بدانید:  مکانیسم های تصادفی می توانند سرنوشتهای سلولی متنوعی را در سیستم عصبی موجب شوند.

یافته های جالب در کرم سی الگانس

محققان با استفاده از ترکیبی از روشهای قدیمی و تکنیک های ژنتیکی در مرز دانش، بررسی کردند که چگونه RNA ژنی به نام sad-1 که در انسان نیز یافت می شود، در نورونهای انفرادی کرم Caenorhabditis elegans جدا شده است.  آنها دریافتند که sad-1 در همه نورون ها روشن شد، اما sad-1 در انواع مختلف نورون از الگوهای جدا شدن مختلفی برخوردار است.

و در حالی که به نظر نمی رسد که فاکتورهای رونویسی مستقیماً در قطعه قطعه شدن RNA برای ژن sad-1 شرکت کنند، آنها ژن هایی را فعال می کردند که پروتئین های متصل شونده به RNA را به طور متفاوتی بین انواع مختلف نورون ها کد می کنند. این پروتئین های متصل شونده RNA هستند که می توانند قطعه قطعه شدن RNA را کنترل کند.

نوریس گفت:

هنگامی که آن ژن فعال شد، این عوامل وارد شده و به طور جزئی محتوای آن ژن را تغییر دادند.

به عنوان یک نتیجه، sad-1 با توجه به الگوهای خاص نورون تقسیم شد. آنها همچنین دریافتند که رگولاسیون هماهنگ در نورونهای مختلف جزئیات متفاوتی دارد.

نوریس گفت:

دو نورون مختلف را که می خواهند به هدف یکسان برسند تصور کنید. می توانید تصور کنید که آنها یا برای رسیدن به آنجا دقیقاً  مسیر یکسانی را طی می کنند یا مسیرهای متفاوت را. در این مطالعه، ما نشان دادیم که پاسخ تاکنون مسیرهای متفاوت است. حتی در یک نورون واحد، چندین لایه مختلف بیان ژن وجود دارد که با هم، آن نورون را تبدیل به همان نورون منحصر به فردی میکنند که هست.

نوریس از سلولهای عصبی کرم استفاده کرد زیرا بر خلاف انسان، ما می دانیم که هر نورون کرم کجاست و باید چه نورونی بشود. بنابراین، ما با اطمینان می توانیم بدانیم که ژن ها مسئول کدام فرآیند عصبی هستند.

نوریس توضیح داد:

جزئیات بسیار خاص این مطالعه برای انسان صدق نمی کند. اما امیدوارم که اصول پایه در مورد آن صادق باشد. در چند دهه گذشته کار بر روی سیستم عصبی کرم، بعداً مشخص شده که ژنهای مشخص تأثیر خاصی بر رفتار کرم دارد که بعدا مشخص شده است مسئول همان نوع کارها در اعصاب انسان است.

ترجمه: رویا ورمزیار – وبسایت نوروسافاری

لینک خبر:

How do we get so many different types of neurons in our brain?

لینک مقاله:

Splicing in a single neuron is coordinately controlled by RNA binding proteins and transcription factors

همچنین ببینید

دوره آموزشی مبانی علوم اعصاب کاربردی (دوره هشتم)

5 / 5 ( 2 امتیاز ) نوروسافاری | موسسه دانش بنیان نوع یک آینده مغز …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *