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Science:小RNA分子调控神经发育的机制

如果我们的神经系统发育被扰乱,我们便会有罹患上严重神经系统疾病,造成感觉系统、运动控制和认知功能受损的风险。从人类到线虫,对于所有具有发达神经系统的生物都是这种情况。

现在,来自哥本哈根大学的等机构科学家们揭示了线虫中一个叫做 mir-79 的小分子调控神经发育的机制。这一分子是发育过程中特异神经细胞进行正确迁移的必要条件,其功能失常可造成线虫神经系统缺陷。这些研究论文刊登在了近期出版的《科学》(Science)杂志上。

在实验室显微镜下的一个小塑料板中培育着成百上千的线虫。在过去的 3 年里,这组研究人员利用这些线虫来研究神经系统发育。他们刚刚获得了一项重要的发现。

C. elegans nervous system (cells labelled in green).

C. elegans nervous system (cells labelled in green). 

研究人员表示,这项最新研究表明,这个叫做 mir-79 的小分子对于线虫神经系统发育至关重要。 mir-79 通过给一些特异的信号分子装备上一种传感器,转而告知了神经细胞在线虫发育过程中它们应该如何迁移。如果用基因技术除去 mir-79,线虫的神经系统发育就会出现错误。

mir-79 添加正确的糖组合

研究表明,mir-79 控制了将某些糖类添加到选择性信号分子上。在细胞世界中,糖分子起着传感器的作用。

当神经细胞接触到糖传感器之时,它们被告知在神经发育过程中将自身定位在何处。如果研究人员除去 mir-79,神经细胞的迁移受到误导,则会造成线虫神经缺陷。

研究人员表示,较早期的研究已经证实信号分子引导了神经迁移,但我们的研究表明 mir-79 通过控制一些信号分子上糖传感器的适当平衡调控了神经细胞的迁移。如果 mir-79 不发挥作用,线虫神经系统会出现畸形。在野外,这样的缺陷会损害线虫的生存。

线虫研究揭示了一些神经修复的重要线索

由于人类也有 mir-79 版本,叫做mir-9。因此,这些结果对于了解胚胎发育过程中我们的神经系统发育机制具有重要的意义。此外,这些研究发现还增进了我们对于如何刺激神经细胞修复我们大脑或脊髓损伤的认识。

研究人员指出,神经系统是一个在受到损伤后不易修复的组织。因此,确定某些分子信号刺激神经细胞迁移的机制是拼图中重要的一块。这将让科学家了解例如在中风或意外伤害后如何能够再生神经组织。如果科学家能够利用这些知识来模拟信号,或许能够刺激神经细胞迁移到受损区域。

线虫是研究神经系统发育及神经细胞形成神经回路机制的一种极好的模型。线虫中大多数控制神经系统发育的基因在人类也能找到。同时,线虫较为简单的神经系统使得研究人员能够研究某些生物学机制。利用新技术他们可以标记出单个细胞或分子。并且由于线虫是透明的,研究人员可在线虫发育过程中追踪标记分子或细胞。

下一步,研究人员打算在人类细胞培养物中探究他们发现的调控信号是如何受到调控的。

原文检索:

Mikael Egebjerg Pedersen, Goda Snieckute, Konstantinos Kagias, Camilla Nehammer, Hinke A.B. Multhaupt,John R. Couchman, Roger Pocock. An Epidermal MicroRNA Regulates Neuronal Migration Through Control of the Cellular Glycosylation State. Science, 20 September 2013; DOI: 10.1126/science.1242528

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