Ген, который связан с регенерацией травмированных нервных клеток, был определен командой исследователей во главе с профессором Мелиссой Роллс из Университета Государственного университета Пенсильвании.У дрозофил с двумя нормальными копиями spastin гена команда ученых во главе с профессором Мелиссой Роллс из Университета Государственного университета Пенсильвании нашла, что разъединенные аксоны смогли восстановить.
Однако у дрозофил с два или даже только один неправильный spastin ген, разъединенные аксоны не смогли восстановить (Мелисса Роллс / Университет Государственного университета Пенсильвании)Команда нашла, что мутация в единственном гене может полностью закрыть процесс, который аксоны – части нервной клетки, которые ответственны за отправку сигналов к другим клеткам – повторно выращивают себя, будучи сокращенным или поврежденный.“Мы надеемся, что это открытие откроет дверь в новое исследование, связанное со спинным мозгом и другими неврологическими расстройствами в людях”, сказал профессор Роллс, который создал в соавторстве работу, опубликованную онлайн в журнале Cell Reports.“Аксоны, которые формируют длинные связки, простирающиеся из нервных клеток, идеально выживают всюду по жизни животного.
Чтобы быть в состоянии выжить, нервные клетки должны быть эластичными и, в случае травмы или простого износа, некоторые могут возместить убытки, вырастив новые аксоны”, объяснил профессор Роллс.Предыдущие исследования предположили, что микроканальцы – внутриклеточные ‘шоссе’, вдоль которых основные стандартные блоки транспортируются – возможно, должны были бы быть восстановлены как важный шаг в этом типе ремонта.“Во многих отношениях эта идея имеет смысл: чтобы вырастить новую часть нерва, сырье будет необходимо, и шоссе микроканальца должны будут быть организованы, чтобы взять новые материалы на место роста”, сказал профессор Роллс.
Команда поэтому начала исследовать роль реконструирующих микроканалец белков в переросте аксона после травмы. В частности, они сосредоточились на ряде белков, которые разъединяют микроканальцы в маленькие части.
Из этого набора белок, названный spastin, появился в качестве ключевого игрока в регенерации аксона.“То, что spastin белок играет решающую роль в регенерации, особенно интригующее, потому что в людях это закодировано геном болезни под названием SPG4”, сказал профессор Роллс. “Когда одна копия этого гена разрушена, затронутые люди заболевают наследственной спазматической параплегией (HSP), которая характеризуется прогрессивной слабостью нижней конечности и мышечной недостаточностью как длинно-моторные аксоны в выродившемся спинном мозге. Таким образом идентификация новой нейронной функции для spastin может помочь нам понять эту болезнь”.
Чтобы изучить роль spastin, команда выбрала дрозофилу в качестве их образцового организма.“На молекулярном уровне многие процессы, связанные с ростом нервной клетки и переростом, являются тем же самым в людях как у дрозофил”, сказал профессор Роллс. “И, как все другие животные включая людей, у дрозофил есть две копии каждого гена – один от каждого родителя – таким образом, различные комбинации каждого гена могут привести к различным заметным чертам”.Члены команды развели три генетически отличных группы дрозофил в лаборатории, чтобы наблюдать, как различные spastin генные комбинации могли бы затронуть поведение нервных клеток после травмы.
У первой группы мух было две нормальных копии гена; у второго были одна нормальная копия и одна копия мутанта; в то время как у третьего было две копии мутанта. Затем во всех трех группах ученые сокращают аксоны нервных клеток мух и наблюдали процесс регенерации.“У дрозофил с двумя нормальными копиями гена мы заметили, что разъединенные аксоны изящно повторно собрали себя.
Этот процесс, как предполагается, происходит, если муха должна зажить от травмы нерва начиная с жизненных событий, а также износа, склонна наносить такой ущерб”, сказал профессор Роллс. “Но, интересно, в других двух группах – дрозофилы с два или даже один неправильный spastin ген – не был просто никаким переростом, указывая, что, что мы имеем вот, доминирующая проблема”.Ученые также нашли, что spastin ген, которому ослабляют, затронул только, как аксоны повторно выросли, будучи разъединенным. Таким образом, ген, казалось, не играл роль в стадии развития, когда аксоны собирались впервые.
Кроме того, исследователи нашли, что, в то время как ген затронул аксоны мух, их дендриты – части нейрона, которые получают информацию от других клеток и от внешнего мира – продолжал функционировать и восстанавливать себя обычно.“Теперь, когда мы знаем, что spastin играет важную роль в регенерации аксона и также что этот ген доминирующий, мы открыли возможный путь к исследованию человеческих болезней, включающих нарушение нервной клетки”, сказал профессор Роллс. “На самом деле наш следующий шаг должен исследовать связь между наследственной спазматической параплегией (HSP) и регенерацией аксона”.
“Ген SPG4, который кодирует человеческий spastin, является только одним из генов болезни, связанных с HSP, таким образом, мы теперь проверяем, играют ли другие гены болезни также роль в регенерации нервной клетки”, сказал профессор Роллс.