Исследователи обнаружили механизм деления клеток, который производит клетки мозга. - Производство ЭКОтехнологии

Исследователи обнаружили механизм деления клеток, который производит клетки мозга.

Визуализация плодовых мушек с высоким разрешением в Университете Орегона зафиксировала механические движения, которые стволовые клетки используют для создания нейронов – клеток, из которых состоит мозг.

Эти движения координируют деление клеток с дифференцировкой, при которой новорожденные клетки становятся нейронами . «Дифференциация необходима для построения схемы мозга сложных организмов, лежащих в основе человеческого познания и эмоций», – сказал Кен Прехода, профессор кафедры химии и биохимии Университета штата Вашингтон.

Прехода был главным исследователем проекта, опубликованного 18 мая в журнале Cell Reports .

В мозге мух дрозофилы около 100 000 нейронов, а в мозге человека – более 50 миллиардов. Исследования развития дрозофилы часто приводят к успехам в медицине.

По словам Прехода, это открытие предполагает, что механический процесс жизненно важен для понимания развития мозга и, возможно, для регенерации нейронов и их связей после травм.

«Чтобы создать такое количество нейронов, развивающийся мозг действует как фабрика с отдельными« машинами »стволовых клеток, непрерывно производящими нейроны», – сказал Прехода. «Мы обнаружили, что стволовые клетки имеют больше общего с реальными машинами на заводе, чем считалось ранее, поскольку они подвергаются механическому циклу при производстве каждого нейрона».

В рамках этого проекта Брайс ЛаФойя, научный сотрудник Института молекулярной биологии Университета штата Калифорния, использовал конфокальную микроскопию с вращающимся диском для исследования мозга плодовой мушки с мембранами стволовых клеток, заделанными флуоресцентными маркерами. Это раскрыло динамику мембран нервных стволовых клеток и их потомков в высоком разрешении, выявив механический цикл производства каждого нейрона.

По словам Прехода, для создания нейронов нейронные стволовые клетки должны помещать особые молекулы, белки, называемые детерминантами судьбы, в одну из двух дочерних клеток , образовавшихся в результате деления. Как это было сделано, было неясно, несмотря на многие предыдущие исследования физических взаимодействий, в которых участвуют детерминанты судьбы.

В исследовании 2019 года, опубликованном в журнале eLife , Прехода и Кристал Оон, аспирант Института молекулярной биологии, сообщили, что белки совершают движения вдоль мембраны, но то, что движет этим движением, было известно.

«Механические силы внутри клетки разделяют компоненты, которые отвечают за клеточную идентичность после деления», – сказал ЛаФойя. «После деления клетки на две из-за этих сил одна клетка останется стволовой, а другая станет нейроном».

Механические силы клеточного масштаба, показанные на изображениях, были настолько сильными, что окружающие клеточные мембраны сильно искажались, прежде чем вернуться в нормальное состояние, добавил Прехода. По его словам, понимание процесса от начала до конца может иметь значение для регенеративной терапии.

«Наши результаты показывают, что мембрана нейробластов играет роль в инициации и поддержании полярности», – написали ЛаФойя и Прехода в своем заключении, описывая процесс, который нервные стволовые клетки используют для создания нейронов.

Ссылка на основную публикацию