یک سوئیچ پروتئینی سرنوشت سلول را القاء می کند

به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی، محققان دانشکده پزشکی سان دیگو در دانشگاه کالیفرنیا کشف کرده اند که نوعی پروتئین شناخته شده دارای یک عملکرد جدید است: در تعیین اینکه آیا یک مدار بیولوژیکی یک سلول عصبی نابالغ در حالت بنیادی باقی می ماند و یا اینکه اقدام به تبدیل به یک نورون کاربردی می کند.  

سلول های پیش ساز عصبی انسان در شرایط کشت های انتخابی از مغز انسان در حال رشد جدا شده و از طریق تمایز دودمان هدایت می شوند. سلول های پیش ساز عصبی سبز رنگ، آستروسیتهای تمایز یافته نارنجی و هسته ها آبی رنگ می شوند.

این یافته ها که در 13 فوریه منتشر شده است، به طور کامل مشخص کرد که یک اقدام اساسی که هنوز به درستی شناخته نشده است ممکن است پیامدهای قابل توجهی برای توسعه بیشتر روش های درمانی جدید در بیماری های خاص عصبی از جمله اوتیسم و ​​اسکیزوفرنی درآینده به همراه داشته باشد.

Chih-Hong Lou و دیگر همکارانش کشف کردند که این تصمیم بیولوژیکی حیاتی توسط UPF1 (یک پروتئین ضروری که برای مسیر فروپاشی به واسطهRNA Nonsense(NMD) ضروری می باشد) کنترل می شود.

در ابتدا  NMDبرای داشتن دو نقش وسیع ایجاد شد. اول، سلول ها از آن به عنوان یک مکانیسم کنترل کیفی برای حذف RNA های معیوب پیامبر (mRNA) استفاده می کند. دوم، گروه خاصی از mRNA های طبیعی را تنزل می دهد. این فرضیه مطرح است که عملکرد دوم NMD به صورت فیزیولوژیکی مهم است، اما تا به حال روشن نشده است.

ویلکینسون و همکارانش کشف کردند که در ارتباط با یک گروه خاص از RNA ها به نام micro RNA، UPF1 به عنوان یک سوئیچ مولکولی برای تعیین زمان تمایز سلولهای عصبی نابالغ (غیر کارکردی) به نورون های غیر قابل تقسیم (کاربردی) عمل می کند. به طور خاص،UPF1 باعث فروپاشی یک mRNA خاص شده که یک پروتئین را در مسیر سیگنالینگ TGF- Β و به منظور القاء تمایز عصبی به رمز در می آورد. با تجزیه آن mRNA، پروتئین کد شده تولید نشده و از تمایز عصبی ممانعت می شود. بنابراینLou و همکارانش شناسایی شده برای اولین بار یک مدار مولکولی را شناسایی کردند که در آن NMD به عنوان پیش برنده یک پاسخ بیولوژیکی طبیعی عمل می کند.NMD همچنین موجب القاء تخریب mRNA هایی می شود که مهار کننده های تکثیر را کد می کنند.

پیامدهای بالینی بالقوه بسیاری برای این یافته وجود دارد. به گفته ویلکینسون، یک مورد این است که با القاء وضعیت بنیادی، NMD ممکن است برای برنامه ریزی مجدد سلولهای تمایز یافته به سلول های موثرتر مفید باشد.

مفهوم دیگری که از این یافته ها بدست می آید بدین شرح است که NMD برای توسعه طبیعی مغز در گونه های مختلف از جمله انسان حیاتی است. انسان هایی با کمبود در NMD دارای کم توانی ذهنی و اغلب نیز به اسکیزوفرنی و اوتیسم مبتلا هستند. درمان هایی به منظور افزایش NMD در افراد مبتلا می تواند در بازگرداندن تعادل صحیح سلول های بنیادی و سلول های عصبی تمایز یافته و در نتیجه در کمک به بازگرداندن عملکرد طبیعی مغز مفید باشند.

منبع:

  Chih H. Lou, Ada Shao, Eleen Y. Shum, Josh L. Espinoza, Lulu Huang, Rachid Karam, Miles F. Wilkinson. Posttranscriptional Control of the Stem Cell and Neurogenic Programs by the Nonsense-Mediated RNA Decay Pathway. Cell Reports, 2014; DOI: 10.1016/j.celrep.2014.01.028

منبع : Vimb