Komórka macierzysta zwoju

Neuroblast typu I daje początek GMC i identycznemu neuroblastowi , w przeciwieństwie do typu II, którego komórki potomne są znane jako pośrednie komórki progenitorowe neuronów (INP). Następnie GMC różnicuje się na dwa neurony.

Zwojowe komórki macierzyste (GMC) to komórki biorące udział w neurogenezie u zwierząt innych niż ssaki, które dzielą się tylko raz, dając początek dwóm neuronom lub jednemu neuronowi i jednej komórce glejowej lub dwóm komórkom glejowym , i są obecne tylko w ośrodkowym układzie nerwowym. Odpowiadają również za czynnika transkrypcyjnego . Podczas gdy każda komórka macierzysta zwoju koniecznie daje początek dwóm neuronom, neuroblast może dzielić się asymetrycznie wiele razy. GMC są potomstwem neuroblastów typu I. Neuroblasty asymetrycznie dzielą się podczas embriogenezy , tworząc GMC. GMC są obecne tylko u niektórych gatunków i tylko podczas embrionalnych i larwalnych stadiów życia. Ostatnie badania wykazały, że istnieje etap pośredni między GMC a dwoma neuronami . GMC tworzy dwie komórki zwojowe, które następnie rozwijają się w neurony lub komórki glejowe. Neurogeneza embrionalna była szeroko badana w zarodkach i larwach Drosophila melanogaster .

białko sygnałowe Notch jest wystawione na działanie obu komórek potomnych neuroblastu (innego neuroblastu i GMC). Ponieważ Numb (reprezentowany przez niebieską linię) jest supresorem Notch i występuje tylko w GMC, GMC będzie zachowywać się inaczej niż druga komórka potomna, neuroblast.

Podział mitotyczny neuroblastów u Drosophila

Komórki potomne neuroblastu mają dwa zdecydowanie różne losy neuronowe. Osiąga się to przez neuronalne determinanty losu, ważne białka, które segregują asymetrycznie. Najbardziej godne uwagi są Numb i Prospero. Białka te są równomiernie rozmieszczone w neuroblastach , aż do wystąpienia mitozy i całkowicie segregują się do nowo utworzonego GMC Podczas mitozy Numb i Prospero lokalizują się w korze podstawnej, z której wyrasta GMC.

Segregacja czynników transkrypcyjnych podczas asymetrycznego podziału neuroblastu typu I
  • Numb jest supresorem białka sygnałowego o nazwie Notch. Tłumienie sygnalizacji Notch pozwala komórkom potomnym reagować na ten sam sygnał na różne sposoby, co pozwala im mieć różne losy neuronowe.
  • Prospero jest odpowiedzialny za regulację genów w GMC.

Oba te białka współpracują z białkami adaptorowymi, które ułatwiają ich przejście do kory podstawnej podczas mitozy. Te białka to Miranda i Pon.

  • Miranda lokalizuje się podstawnie podczas interfazy, a następnie wiąże się z Prospero, zakotwiczając go w korze podstawnej. Po utworzeniu GMC Miranda uwalnia Prospero, który równomiernie rozprowadza się w nowej komórce, a Miranda ulega degradacji.
  • Pon znany również jako „partner Numb” wiąże się z Numbem i współlokuje się z nim podczas mitozy.

Te cztery białka hamują samoodnawianie (cykl komórkowy) i promują różnicowanie (zwłaszcza Prospero), dlatego GMC dzielą się na zróżnicowane potomstwo zamiast większej liczby GMC. Prospero hamuje progresję cyklu komórkowego, ponieważ aktywuje inhibitor kinazy cyklinozależnej (CKI).

Istotnymi białkami różnicującymi, które są segregowane na neuroblast potomny , a nie na GMC, są Bazooka, aPKC, Inscutable i Partner of Inscutable (Pins). Białka (z wyjątkiem aPKC) tworzą trójskładnikowy kompleks w korze wierzchołkowej, niezależny od białek, które segregują w kierunku kory podstawnej. Białko aPKC promuje samoodnawianie, zachęcając neuroblast do dalszych podziałów i prowadzenia linii.

Badania sugerują, że niektóre białka hamujące nowotwór (Lgl, Dlg lub Brat) odgrywają kluczową rolę w asymetrycznej segregacji neuronalnych determinantów losu i ich lokalizacji w korze podstawnej. W klonalnych liniach neuroblastów , które zostały zmanipulowane tak, że brakowało im aktywności Lgl, Miranda nie segregowała asymetrycznie, ale była równomiernie rozmieszczona w korze.

Czasowa regulacja asymetrycznego podziału neuroblastów jest kontrolowana przez białka Hunchback (Hb) i Sevenup (svp). Po podziale svp gromadzi się w obu komórkach potomnych i obniża Hb. W GMC Prospero reguluje w dół svp, hamując czasowy wyzwalacz podziału komórkowego.

Neuroblasty typu II

Przykład guza mózgu powstałego w wyniku powrotu GMC do stadium neuroblastów . Najprawdopodobniej spowodowane brakiem białek Numb lub Brat w neuroblastach typu II lub prawdopodobnie brakiem Prospero w neuroblastach typu I

Neuroblasty typu I zostały dokładniej zaobserwowane i zbadane niż typu II. Główna różnica między nimi polega na tym, że typ II daje początek innemu rodzajowi GMC (ang. Transit Amplifying GMC lub TA-GMC, znany również jako pośredni progenitor), a jego linie rodowe są na ogół znacznie dłuższe. TA-GMC wykazują inny czynnik transkrypcyjny niż ogólny GMC, Deadpan (generyczne GMC w rzeczywistości mają Deadpan, ale nie poza jądrem). Neuroblasty typu II nie zawierają wykrywalnych poziomów Prospero. W przeciwieństwie do GMC, TA-GMC dzielą się od czterech do ośmiu razy, za każdym razem wytwarzając kolejny TA-GMC i ogólny GMC (który wytwarza dwa neurony), dlatego neuroblasty typu II mają większe potomstwo niż typu I. Neuroblasty typu II wnoszą znacznie większą populację neuronów do mózgu Drosophila. Niedawne badania wykazały, że linie typu II są bardziej podatne na tworzenie się guzów niż typy I. Podczas eksperymentalnego wybijania białek, takich jak Numb lub białko hamujące nowotwór Brat, cały mózg larwy powoduje tworzenie się guzów tylko w liniach typu II. Powstawanie nowotworu następuje, gdy TA-GMC powracają do neuroblastów typu II , co powoduje wysoce zwiększoną proliferację komórkową. Fenotyp guza można stłumić przez wprowadzenie ektopowego Prospero. Jedna z głównych różnic (być może główna różnica) między neuroblastami typu I i II jest obecność Prospero, co sugeruje, że wprowadzenie Prospero może spowodować przekształcenie neuroblastu typu II w tożsamość typu I. Możliwe jest również, że Prospero po prostu hamuje proliferację neuroblastów typu II bez ich przekształcania. Neuroblasty typu I , w których wyeliminowano gen kodujący Prospero, prowadzą do powstania guza.

Embrionalny rozwój neuronów u Drosophila

Podczas rozwoju embrionalnego Drosophila neuroblasty rozwarstwiają się z odpowiednich miejsc w zarodku i przemieszczają się do wnętrza, tworząc brzuszną monowarstwę komórek, znaną jako region neurogenny. Region jest dwustronnie symetryczny. Równoważne regiony wzrostu neuronów w innych typowych modelach zwierzęcych nie mają tej symetrycznej właściwości, co sprawia, że ​​Drosophila jest preferowana do badań neurogennych. Region neurogenny składa się z neuroblastów, które dzielą się i migrują podczas rozwoju embrionalnego. Zarodek larwy będzie zawierał około 30 neuroblastów na półsegment tkanki neurogennej. W pewnym momencie neuroblast ulegnie asymetrycznemu podziałowi komórkowemu, dając początek neuroblastowi i zwojowej komórce macierzystej. Każdy neuroblast można prześledzić poprzez linię przy użyciu metod takich jak ekspresja transgenu białka zielonej fluorescencji w celu zbadania mechanizmów różnorodności komórkowej. Linia neuroblastów może wytworzyć zaledwie 3 GMC lub do 20. Przeprowadzono badania w celu obserwacji ruchu neuroblastów i GMC w regionie neurogennym podczas rozwoju embrionalnego przy użyciu markerów molekularnych .

Specyficzne interesujące linie neuroblastów

U Drosophila każda nerwowa komórka macierzysta została zidentyfikowana i sklasyfikowana zgodnie z ich lokalizacją. Wiele neuroblastów , ale nie wszystkie, zidentyfikowano również ich linie rodowe (które GMC wytwarzają i które kolejne neurony lub komórki glejowe wytwarzają GMC). Na przykład pierwsze pięć GMC NB7-1 (neuroblast znajdujący się w 7. rzędzie i pierwszej kolumnie kory mózgowej) sekwencyjnie generuje neurony ruchowe U1-U5 , a następnie 30 interneuronów . Wiadomo, że pierwszy GMC NB4-2 wytwarza neuron ruchowy RP2.

Postembrionalny rozwój neuronów u Drosophila

reprezentacja neurogenezy w rozwoju płata nerwu wzrokowego. Podczas rozwoju larwalnego komórki neuroepitelialne (kolor pomarańczowy) przekształcają się w neuroblasty . Komórki NE ulegają symetrycznej proliferacji z poziomą orientacją wrzeciona, aby rozszerzyć pulę komórek prekursorowych i dać początek asymetrycznie dzielącym się neuroblastom (zielony). Mediana neuroblastów dzieli się asymetrycznie z pionową orientacją wrzeciona, lokalizując białka, tj. Prospero.

OUN Drosophila składa się z dwóch półkul mózgowych i zwoju brzusznego. Każda półkula składa się z bocznego płata nerwu wzrokowego (OL) i przyśrodkowego, ogólnego mózgu (CB). Pod koniec rozwoju embrionalnego neuroblasty stają się uśpione, ale ponownie wchodzą w swoje cykle komórkowe podczas późniejszych określonych stadiów larwalnych. Najbardziej złożone struktury w owadów / Drosophila, kompleks centralny i ciała grzybów , są odpowiedzialne za uczenie się asocjacyjne i pamięć oraz kształtują się podczas rozwoju postembrionalnego. Każdy OL jest generowany z trzech neuroepitelii zwanych LPC (laminarne komórki prekursorowe), OPC (zewnętrzne centrum proliferacji i IPC (wewnętrzne centrum proliferacji). OPC i IPC stają się asymetryczne. Większość rozwoju OL zachodzi na końcu larwy Prospero odgrywa inną rolę w postembrionalnej neurogenezie niż w fazie embrionalnej.Prospero jest postembrionalnie regulowany w górę w celu pobudzenia neuronów do wyjścia z cyklu komórkowego, po różnicowaniu się GMC podczas embriogenezy.Prospero jest prawie niewykrywalny.

GMC i badania neurogenne ssaków

Badania neurogenne ssaków wpłynęły na dalsze badania. Chociaż nie ma dokładnego odpowiednika GMC w neurogenezie ssaków, neuronalne komórki macierzyste ssaków wytwarzają progenitory wzmacniające tranzyt, które rozszerzają populację neuronów (podobnie jak TA-GMC). Ortolog Prospero u kręgowców (Prox1) jest obecny w nowo różnicujących się neuronach i hamuje proliferację prekursorów neuronów. Jest to podobne do neuroblastów typu II z efektem Prospero , które wykazują ekspresję fenotypu tworzącego nowotwór. Białko Prox1 jest obecnie badane jako potencjalny gen hamujący nowotwór.

Ekspresja czynnika transkrypcyjnego

Typowym przykładem czynnika transkrypcyjnego w neuroblastach jest Deadpan, który promuje proliferację neuronów w płacie wzrokowym. Opisanym wcześniej czynnikiem transkrypcyjnym w GMC jest Prospero lub Pros, represor transkrypcji. Zmniejsza ekspresję genów cyklu komórkowego, aby ograniczyć GMC do jednej końcowej mitozy. Plusy obecne są również w młodych neuronach, zapobiegając akcji mitotycznej. Prospero nie jest obecny w potomstwie GMC i uważa się, że działa jako zegar, promując przyszłe neurony poza ich cyklem komórkowym.

Implikacje

Badanie neurogenezy na modelach zwierzęcych, takich jak Drosophila, ma wiele zalet i prowadzi do lepszego zrozumienia odpowiednich ludzkich analogów neurogennych, takich jak nerwowe komórki macierzyste. Dzięki lepszemu zrozumieniu funkcji GMC i roli, jaką odgrywają w neurogenezie, możliwe może być lepsze zrozumienie ich analogów u ssaków.

Zobacz też

  1. ^ a b c d e f Bayraktar, Boone, Drummond, Doe (2010). Linie neuroblastów Drosophila typu II utrzymują niski poziom Prospero, aby generować duże klony, które przyczyniają się do centralnego kompleksu dorosłego mózgu. Rozwój neuronalny, 5:26.
  2. ^ a b c Karcavich, Rachel i Doe, Chris Q. (2005). Linia komórkowa neuroblastów 7-3 Drosophila: system modelowy do badania zaprogramowanej śmierci komórki, sygnalizacji Notch/Numb i sekwencyjnej specyfikacji tożsamości komórki macierzystej zwoju. The Journal of Comparative Neurology, 481(3), 240-251. Karcavich, Rachel E. (2005). Generowanie różnorodności neuronów w ośrodkowym układzie nerwowym Drosophila: widok z macierzystych komórek zwojowych. Dynamika rozwojowa: oficjalna publikacja Amerykańskiego Stowarzyszenia Anatomów, 232 (3), 609-616.
  3. ^ a b c d e f   Doe, CQ i in. (2008). Identyfikacja linii neuroblastów Drosophila typu II zawierających tranzytowe wzmacniające komórki macierzyste zwoju. PMC 2804867 .
  4. ^ a b c Doe, CQ (1992). Markery molekularne dla zidentyfikowanych neuroblastów i zwojowych komórek macierzystych w ośrodkowym układzie nerwowym Drosophila. Rozwój, 116 (4), 855-863.
  5. ^ a b c d e f g Colonques, Jordi, Ceron, Julian, Reichert, Heinrich i Tejedor, Francisco J. (2011). Przejściowa ekspresja Prospero promuje wyjście z cyklu komórkowego neuronów postembrionalnych Drosophila poprzez regulację Dacapo. PLoS JEDEN, 6(4), e19342-e19342.
  6. ^ abc Ohshiro, T., Yagami, T., Zhang , C. i Matsuzaki , F. (2000). Rola białek supresorowych guza korowego w asymetrycznym podziale neuroblastu Drosophila. Przyroda, 408(6812), 593-596.
  7. ^ Mettler, Ulrike, Vogler, Georg i Urban, Joachim. (2006). Czas tożsamości: czasoprzestrzenna regulacja garbusa w liniach neuroblastów Drosophila przez Seven-up i Prospero. Rozwój, 133(3), 429-437.
  8. ^ Grosskortenhaus, Robinson, Doe (2006). Pdm i Castor określają tożsamość późno urodzonego neuronu ruchowego w linii NB7-1. Geny i rozwój, 20 (18): 2618–2627.
  9. ^ Nidhi Saini i Heinrich Reichert, „Neuralne komórki macierzyste u Drosophila: molekularne mechanizmy genetyczne leżące u podstaw normalnej proliferacji neuronów i nieprawidłowe formowanie się guza mózgu”, Stem Cells International, tom. 2012, numer artykułu 486169, 10 stron, 2012.
  10. ^ Boyan, George, Williams, Leslie, Legl, Andrea i Herbert, Zsofia. (2010). Typy komórek proliferacyjnych w liniach embrionalnych centralnego kompleksu konika polnego Schistocerca gregaria. Cell And Tissue Research, 341(2), 259-277..
Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Ganglion_mother_cell&oldid=1059524640 ”