Białka powiązane z rozwojem włókien nerwowych

Kiedy profesor biologii z MIT, Frank Gertler, wyhodował myszy pozbawione pewnego zestawu genów, spodziewał się, że ich komórki mózgowe będą miały wadliwe, źle poprowadzone włókna nerwowe. Ku swojemu zdziwieniu zobaczył zmutowane neurony, które wyglądały jak smażone jajka: somy – czyli ciała komórkowe – były nienaruszone, ale brakowało dendrytów przypominających gałęzie i długich, chudych aksonów.

W normalnym zarodku myszy (na górze) po 16,5 dniu ciąży aksony są widoczne na czerwono, gdy rozciągają się od kory w górę w kierunku części mózgu zwanej torebką wewnętrzną. U myszy pozbawionej białek Ena/Vasp (na dole) aksony nie rosną.

Typowy neuron w korze mózgowej ma pojedynczy akson, który przekazuje informacje innym komórkom, oraz wiele krótszych dendrytów, które odbierają wiadomości z innych komórek. Genetycznie zmienione myszy w badaniu wytworzyły komórki mózgowe, które nie były w stanie wydłużyć żadnych aksonów ani dendrytów ani połączyć się z innymi neuronami.

Rodzina białek kodowanych przez trzy geny badane przez Gertlera, znane jako białka Ena/Vasp, odgrywa kluczową rolę w rozwoju włókien nerwowych. Manipulowanie tymi białkami może pewnego dnia pomóc w naprawie urazów kręgosłupa i innych uszkodzeń spowodowanych wadliwymi połączeniami komórka-komórka. Uważamy, że mechanizmy, które zaczęliśmy odkrywać, mogą otworzyć drzwi do potencjalnych terapii regeneracyjnych dla neurodegeneracji lub urazów mózgu, mówi Gertler.

O kształcie komórki decyduje jej cytoszkielet – wewnętrzne filary i dźwigary, które napierają na błonę komórkową. Aby się poruszać i zmieniać kształt, komórka musi przemodelować swój cytoszkielet. To tak, jakby komórka odczytywała sygnały drogowe i próbowała dowiedzieć się, gdzie się udać, mówi Gertler. Białka Ena/Vasp są nawigatorami przerostów nerwów zwanych neurytami, prekursorami aksonów i dendrytów.

Białka znajdują się na końcach filopodiów neurytów – krótkich wypustek, które odbierają sygnały środowiskowe i tłumaczą je na instrukcje dla komórki. Instrukcje te mówią komórce, aby kontynuowała wydłużanie filopodiów poprzez wydłużanie włókien białkowych lub zatrzymała wzrost.

To jedno z pierwszych badań, które odkrywają wczesne etapy, w jaki zróżnicowany neuron zaczyna nabywać swoją unikalną morfologię, mówi Gertler.

ukryć