منوعات

مفترق طرق التطور في الدماغ

نمو الدماغ هو عملية منسقة للغاية تتضمن العديد من الخطوات المتوازية والمتسلسلة. تعتمد العديد من هذه الخطوات على تنشيط جينات معينة. اكتشف فريق بقيادة كريستيان ماير من معهد ماكس بلانك للذكاء البيولوجي أن بروتينًا يسمى MEIS2 يلعب دورًا حاسمًا في هذه العملية: فهو ينشط الجينات اللازمة لتكوين الخلايا العصبية الإسقاطية المثبطة. هذه الخلايا العصبية ضرورية للتحكم في الحركات واتخاذ القرارات. تؤدي طفرة MEIS2، المعروفة لدى المرضى الذين يعانون من إعاقة ذهنية شديدة، إلى تعطيل هذه العمليات. توفر الدراسة معلومات قيمة عن نمو الدماغ وعواقب الطفرات الجينية.

تعتبر الخلايا العصبية مثالاً رائعًا للعلاقات الأسرية المتشابكة. تأتي الخلايا المتخصصة التي تشكل الدماغ في مئات الأنواع المختلفة، وكلها تتطور من مجموعة محدودة من الخلايا السلفية المعممة ــ “آبائها” غير الناضجين. أثناء التطور، يتم تنشيط مجموعة محددة فقط من الجينات في خلية سلفية واحدة. يحدد التوقيت الدقيق ومجموعة الجينات المنشطة المسار التنموي الذي ستتخذه الخلية. وفي بعض الحالات، تتحول الخلايا الأولية المتطابقة ظاهريًا إلى خلايا عصبية مختلفة بشكل لافت للنظر. وفي حالات أخرى، تؤدي السلائف المختلفة إلى ظهور نفس النوع من الخلايا العصبية.

التعقيد محير للعقل ويصعب حله في المختبر. ومع ذلك فإن كريستيان ماير وفريقه ملتزمون به (البحث عن التنوع في الدماغ). لقد أضافوا، بالتعاون مع زملائهم في ميونيخ ومدريد، قطعة أخرى من اللغز إلى فهمنا لتطور الخلايا العصبية.

علاقات الخلايا المثبطة

لقد درس العلماء تكوين الخلايا العصبية المثبطة التي تنتج الناقل العصبي GABA، وهي خلايا معروفة بأنها تظهر نطاقًا واسعًا من التنوع. في الدماغ البالغ، يمكن للخلايا العصبية المثبطة أن تعمل محليًا أو تمد محاور عصبية طويلة المدى إلى مناطق بعيدة في الدماغ. تعد “الخلايا العصبية الداخلية” المتصلة محليًا جزءًا لا يتجزأ من الدائرة القشرية، حيث تربط الخلايا العصبية القشرية بشكل متبادل. وعلى النقيض من ذلك، فإن “الخلايا العصبية الإسقاطية” طويلة المدى تسكن بشكل رئيسي المناطق تحت القشرية. أنها تساهم في السلوك المحفز، ومكافأة التعلم وصنع القرار. كلا النوعين، العصبونات البينية والخلايا العصبية الإسقاطية، يأتيان من نفس المنطقة من الدماغ النامي. ومن هناك، تهاجر الخلايا العصبية حديثة الولادة إلى موقعها النهائي في الدماغ.

باستخدام أسلوب التشفير الشريطي، تابع كريستيان ماير وفريقه العلاقات العائلية بين الخلايا السليفة والخلايا العصبية المثبطة الشابة. اكتشفوا أن البروتين المسمى MEIS2 يلعب دورًا مهمًا عندما “تقرر” الخلية السليفة ما إذا كانت ستتحول إلى عصبون داخلي أو عصبون إسقاطي: يساعد MEIS2 الآلات الخلوية على تنشيط الجينات اللازمة للخلية السليفة لتصبح خلية عصبية إسقاطية. الخلايا العصبية الإسقاطية.

بروتين ذو تأثير كبير

ولتعزيز هذا التطور، يعمل MEIS2 مع بروتين آخر يعرف باسم DLX5. عندما يكون MEIS2 غائبًا أو لا يعمل بشكل صحيح، يتم حظر تطور الخلايا العصبية الإسقاطية ويتطور جزء أكبر من الخلايا السليفة إلى عصبونات داخلية. ومع ذلك، لا يستطيع MEIS2 القيام بهذه المهمة بمفرده. يوضح كريستيان ماير: “تظهر تجاربنا أن MEIS2 وDLX5 يجب أن يجتمعا معًا في نفس الوقت وفي نفس الخلايا”. “فقط الجمع بين الاثنين سوف ينشط بشكل كامل الجينات التي تدفع تطور الخلايا العصبية الإسقاطية.”

تم تسليط الضوء على أهمية هذه العملية من خلال التقارير السابقة عن متغير MEIS2 الموجود في المرضى الذين يعانون من الإعاقة الذهنية وتأخر النمو. بسبب تغيير بسيط في جين MEIS2، يتم إنتاج بروتين مختلف قليلاً. اختبر الفريق المحيط بكريستيان ماير متغير MEIS2 هذا في تجاربهم ووجدوا أنه تسبب في فشل في تحريض جينات معينة ضرورية لتشكيل الخلايا العصبية الإسقاطية. يوضح كريستيان ماير: “إن عدم قدرة MEIS2 على تنشيط الجينات الأساسية لتكوين الخلايا العصبية الإسقاطية يمكن أن يساهم في اضطرابات النمو العصبي، مثل تلك التي لوحظت في المرضى الذين يعانون من طفرات في التشفير الجيني لهذا البروتين”.

السيطرة المعقدة عن طريق الجينات

وقد أثار هذا الاكتشاف اهتمام الباحثين، حيث بحثوا في الآلية التي يقوم بها MEIS2 بتنشيط الجينات الخاصة بالخلايا العصبية الإسقاطية. يقول كريستيان ماير: “يعاني المرضى الذين يعانون من طفرات MEIS2 من مجموعة من التأثيرات، مثل عدم انتظام الأصابع، أو ضعف نمو الرئة أو الإعاقة الذهنية. للوهلة الأولى، لا يوجد شيء مشترك بين هذه الأعراض”. “وهذا يوضح مدى أهمية فهم أن الجينات غالبا ما تلعب أدوارا مختلفة جدا في أجزاء مختلفة من الجسم.”

يحتوي الجينوم على ملايين العناصر التنظيمية غير المشفرة مثل المعززات والمعززات والعوازل. لا تقوم هذه العناصر في الواقع بتشفير البروتينات نفسها، ولكنها تعمل كمفاتيح، حيث تتحكم في متى وأين يتم تشغيل الجينات وإيقافها. “إن المعززات، التي هي جزء من الجينوم، تشبه المترجمين الفوريين في الخلية. إذا كان MEIS2 وDLX5 موجودين معًا، فإن مجموعة محددة من المعززات تصبح نشطة. هذه المجموعة المحددة من المعززات هي التي تحفز الخلايا العصبية الإسقاطية للجينات في الدماغ. وفي أجزاء أخرى من الجسم، يتفاعل MEIS2 مع بروتينات أخرى لتحفيز مجموعات مختلفة من المعززات”، يوضح كريستيان ماير.

أتاحت الدراسات الحديثة واسعة النطاق لتسلسل الإكسوم الكامل على المرضى تحديدًا منهجيًا وموثوقًا للغاية للجينات المسببة لاضطرابات النمو العصبي. الدراسات المستقبلية التي تركز على التفاعلات الجزيئية بين البروتينات المشفرة بواسطة جينات الخطر هذه، مثل MEIS2، سوف تمهد الطريق لفهم شامل للآليات البيولوجية الكامنة وراء اضطرابات النمو العصبي.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى