Killer Concorso: Neuroni Duke It Out per la sopravvivenza

Marzo 19, 2016 Admin Salute 0 1
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Il sistema nervoso in via di sviluppo rende di gran lunga più cellule nervose che sono necessarie per garantire organi bersaglio e tessuti sono adeguatamente collegati al sistema nervoso. Come nervi collegano a organi bersaglio, in qualche modo in concorrenza tra loro conseguente qualche vita e alcuni morire. Ora, utilizzando una combinazione di modelli al computer e la biologia molecolare, neuroscienziati della Johns Hopkins hanno scoperto come il tessuto bersaglio aiuta appena collegato cellule nervose periferiche rafforzare le loro connessioni e uccidono i nervi circostanti. Lo studio è stato pubblicato nel numero 18 aprile di Science.

"E 'stato difficile immaginare come questa competizione avviene perché il segnale che porta le cellule a loro obiettivi è anche responsabile di mantenere in vita, che pone la domanda: Come fare la metà di loro muore" dice David Ginty, Ph.D., professore di neuroscienze e ricercatore del Howard Hughes Medical Institute.

Tessuti campione innervati dai cosiddetti neuroni periferici coassiale nervi a crescere verso di loro, rilasciando il fattore di crescita nervoso proteine, o NGF. Una volta che il nervo raggiunge il suo obiettivo, NGF cambia da uno spunto di crescita per un fattore di sopravvivenza. Infatti, quando alcune popolazioni di cellule nervose sono privi di NGF muoiono. Per approfondire il funzionamento di questo effetto sopravvivenza NGF-dipendente i ricercatori hanno cercato i geni che sono attivati ​​da NGF nello sviluppo di cellule nervose.




Hanno trovato centinaia di geni che rispondono ai geni NGF, alcuni dei quali sono coinvolti nel migliorare l'effetto di NGF. Con l'osservazione che NGF sembra controllare geni che migliorano l'efficacia NGF, il team di Ginty ipotizzato che questo potrebbe essere il modo in cui le cellule nervose sono in concorrenza tra loro per la sopravvivenza. Per testare questa idea il team si è rivolto ai colleghi presso l'Istituto Mente/Cervello a Hopkins che si specializzano nella modellazione informatica di tali problemi.

Il modello di computer hanno costruito assegna ogni cellula nervosa propria equazione matematica che tiene conto di quanto NGF gli incontri di cellule o quanto efficace NGF può essere per simulare un'unità di una cellula di sopravvivere. Quando collegati modello, ha dimostrato che nel tempo-circa 100 giorni così circa la metà delle cellule riescono a sopravvivere, mentre l'altra metà stampo.

Ma, nel topo sviluppo dell'embrione, cellule nervose che muoiono farlo nel corso di due o tre giorni prima della nascita. "Allora abbiamo preso in considerazione se questi nervi in ​​competizione come gli altri sistemi del corpo, in cui quelli con connessioni più forti punire i più deboli", dice Ginty. Il team si è rivolto la loro attenzione ad altri geni hanno trovato ad essere NGF dipendenti; due dei quali codificano per proteine ​​che uccidono le cellule nervose limitrofe e un altro è il recettore per queste proteine ​​morte.

Secondo Ginty, nervi che collegano ai muscoli subiscono un processo simile chiamato eliminazione delle sinapsi in cui le connessioni più forti restano quelli collegati e deboli sono eliminati. Il team si chiese se questo vale anche per le cellule nervose periferiche che competono per NGF disponibilità e la sopravvivenza delle cellule finale. Per testare questa idea hanno collegato questi tre geni aggiuntivi nel loro modello di computer, partendo dal presupposto che la cellula nervosa collegata forte punisce i suoi vicini rilasciando le due proteine ​​in grado di uccidere. Il modello di computer ha evidenziato nuovamente che metà delle cellule nervose muoiono nel tempo, ma questa volta la morte è avvenuta più di due o tre giorni invece di 100 giorni, come negli animali viventi.

Per confermare che il modello è preciso, la squadra tornò a topi geneticamente modificati. Si prevede che la rimozione dei segnali di punizione dovrebbe ritardare la morte cellulare osservata nelle loro simulazioni al computer primi. Infatti, le cellule nervose in topi privi del recettore per i segnali di morte sono morti molto più lento che nei topi con la proteina recettore intatto.

«Non avrei mai creduto che questi tre geni potrebbero velocizzare la concorrenza così tanto", dice Ginty. «Ma era di fronte a noi, è stato incredibile."

La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health, un Woodrow Wilson Undergraduate Research Fellowship, e l'Howard Hughes Medical Institute.

Autori sulla carta sono Christopher Deppmann, Stefan Mihalas, Nikhil Sharma, Bonnie Lonze, Ernst Niebur e Ginty, tutti Hopkins.

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