От нервных корешков до корней растений – исследования наследственной спастической параплегии преподносят сюрпризы

Проращивание. Разветвление. Обрезка. Нейробиологи многое позаимствовали у ботаников, чтобы описать способ роста нейронов, но аналогии между ростом нейронов и растений могут быть более чем поверхностными. Новое исследование Национального института здоровья и Гарвардской медицинской школы предполагает, что нейроны и клетки корней растений могут расти с использованием аналогичного механизма.

Исследование также проливает свет на наследственные спастические параплегии (HSP), группу наследственных неврологических расстройств, при которых некоторые из самых длинных нейронов в организме не могут расти и функционировать должным образом. Гены, лежащие в основе HSP, и их роль в нейронах плохо изучены. Тем не менее, исследование предполагает, что несколько форм HSP имеют общий дефект друг с другом – и с аномальным развитием корневых волосков у растения, широко используемого для сельскохозяйственных исследований.

Странный вывод состоит в том, что растение Arabidopsis thaliana (кресс-салат из ушей мышей) может оказаться полезным для дальнейших исследований HSP.

"Это исследование дает нам ценные новые идеи, которые будут стимулировать исследования в отношении методов лечения наследственных спастических параплегий," говорит Крейг Блэкстоун, M.D., Ph.D., следователь Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS) Национального института здоровья (NINDS) и эксперт HSP. Доктор. Blackstone выполнил исследование в сотрудничестве с доктором наук Уильямом Принцем.D., исследователь Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек (NIDDK) Национального института здоровья США (NIDDK) и Том Рапопорт, доктор философии.D., исследователь Медицинского института Говарда Хьюза и профессор клеточной биологии Гарвардской медицинской школы.

HSP в первую очередь влияет на кортикоспинальные нейроны, которые распространяют проекции, называемые аксонами, из коры головного мозга в спинной мозг. Самые длинные кортикоспинальные аксоны проходят почти на всем протяжении спинного мозга – на расстояние примерно до трех футов – чтобы контролировать движения в ногах. При HSP эти длинные аксоны развиваются ненормально или дегенерируют в более позднем возрасте, вызывая мышечную жесткость и слабость в ногах. HSP существует во многих формах в разных семьях, и более 40 генов вовлечены в заболевание.

В новом исследовании, опубликованном в Cell, исследователи предполагают, что дефекты формирования субклеточной структуры, известной как эндоплазматический ретикулум (ЭР), являются частой причиной HSP. ER – названный в честь его сетчатой ​​(или сетчатой) формы – представляет собой клеточную фабрику, где производятся и упаковываются молекулы, такие как белки и липиды, которые жизненно важны для роста клеток, для доставки в различные клеточные пункты назначения. Исследователи предполагают, что при нескольких формах HSP ER теряет свою сложную форму и не может поддерживать рост или поддержание длинных кортикоспинальных аксонов.

Несколько лет назад другие исследователи показали, что подобные дефекты ER у арабидопсиса нарушают рост корневых волосков растения. Это тонкие микроскопические выступы, которые вырастают из отдельных корневых клеток растения.

Новое исследование посвящено гену атластина. Этот ген является дефектным примерно в 10% случаев HSP, и в предыдущих исследованиях Dr. Группа Блэкстоуна показала, что он играет роль в росте аксонов. Новое исследование показывает, что белок атластин необходим для поддержания формы ER в клетках млекопитающих, и что аналогичный белок, называемый Sey1p, выполняет ту же функцию в пекарских дрожжах.

Исследователи демонстрируют, что дефекты формирования ER имеют общее отношение к HSP, показывая связь между атластином и группой белков, известной как семейство DP1. Несколько лет назад доктора. Prinz и Rapoport сообщили, что дрожжевой аналог DP1 регулирует форму ER у дрожжей. Между тем, другие исследователи независимо друг от друга сообщили, что мутации в REEP1, члене семейства DP1, вызывают от 3 до 8 процентов случаев HSP. Новое исследование показывает, что атластин физически взаимодействует с DP1 в ​​клетках млекопитающих и что Sey1p (дрожжевой атластин) взаимодействует с аналогом DP1 в ​​дрожжах.

Наконец, доктор. В исследовании Blackstone отмечается, что у арабидопсиса есть аналог атластина, называемый корневым дефектом волос 3 (RHD3). Мутации, затрагивающие RHD3, вызывают у растения короткие волнистые корневые волоски.

Если эта связь между ростом аксонов и ростом корневых волосков требует дальнейшего изучения, Arabidopsis может быть полезным инструментом для изучения механизмов HSP. Arabidopsis легко выращивать в лаборатории, а короткие корневые волоски мутанта RHD3 легко наблюдать по сравнению с дефектами роста атластин-дефицитных нейронов и дрожжей. Доктор. Blackstone надеется сотрудничать с другими исследователями, чтобы начать поиск генов и соединений, которые корректируют развитие корневых волосков у мутанта RHD3, что может дать ценную терапевтическую информацию о HSP.

Дополнительная информация: Hu J, Shibata Y, Zhu P-P, Voss C, Rismanchi N, Prinz W, Rapoport TA и Blackstone C. "Класс динаминоподобных GTPases, участвующих в генерации тубулярной сети ER." Ячейка, об. 138, 7 августа 2009 г.

Источник: NIH / Национальный институт неврологических расстройств и инсульта

Оставьте комментарий Отменить ответ

Exit mobile version