Большой мозг людей может быть частично связан с недавно обнаруженным белком

Белок, который может частично объяснить, почему человеческий мозг больше, чем у других животных, был идентифицирован учеными из двух лабораторий стволовых клеток в Калифорнийском университете в Сан-Франциско в исследовании, опубликованном в выпуске журнала Nature от 13 ноября 2014 года.

Ключевые эксперименты исследователей UCSF показали, что белок, называемый PDGFD, вырабатывается в растущем мозге людей, но не у мышей, и, по-видимому, необходим для нормальной пролиферации стволовых клеток человеческого мозга, растущих в лабораторной посуде.

Ученые сделали свое открытие в рамках исследования, в ходе которого они идентифицировали гены, которые активируются для выработки определенных белков в важнейших стволовых клетках мозга, известных как радиальные глиальные клетки. Открытие стало результатом сотрудничества лабораторий ведущего ученого по радиальным глиальным клеткам Арнольда Кригштейна, доктора медицины, директора Центра регенерационной медицины и исследования стволовых клеток Эли и Эдит Брод в UCSF, и Майкла Олдхэма, доктора философии, который недавно сделал быстрое открытие. карьерный скачок от аспиранта до главного исследователя и научного сотрудника Сэндлера в UCSF.

Радиальные глиальные клетки делают нейроны растущего мозга, включая нейроны коры головного мозга, местом высших функций мозга. Кора головного мозга у млекопитающих различается по размеру в 10000 раз. Изменения времени, места и степени деления клеток и генерации нервных клеток радиальными глиальными клетками могут кардинально изменить форму и функцию коры головного мозга.

Команда UCSF обнаружила, что PDGFD секретируется радиальными глиальными клетками человека и действует на радиальные глиальные клетки, а также на другие клетки-предшественники в развивающемся головном мозге.

"Насколько нам известно, это первый пример любого сигнального пути, влияющего на пролиферацию радиальных глиальных клеток, активность которых изменилась в ходе эволюции млекопитающих," Олдхэм сказал. "Мы думаем, что экспрессия PDGFD в этом сигнальном пути, вероятно, является одной из причин того, что человеческий мозг намного больше, чем мозг мыши."

Хотя исследовательская группа UCSF обнаружила, что большинство генов, которые активны в радиальных глиальных клетках, одинаковы у людей и мышей, они идентифицировали 18 генов, которые активны в радиальных глиальных клетках человека, но не мыши, во время развития коры головного мозга.

Они сосредоточились на PDGFD, который, как уже известно, является ключевым компонентом сигнальных путей роста в других тканях, но не в головном мозге, потому что он, по-видимому, оказывает наибольшее влияние на рост клеток мозга в грубом предварительном эксперименте.

Когда они подвергали радиальные глиальные клетки мыши воздействию PDGFD, это заставляло клетки увеличивать свое количество быстрее, чем обычно. Когда они заблокировали рецептор этого белка в радиальных глиальных клетках человека, где он вырабатывается естественным образом, они обнаружили, что популяция этих клеток росла медленнее, чем обычно.

По словам Кригштейна, помогая стимулировать рост коры головного мозга человека, PDGFD могла сыграть эволюционную роль в огромном увеличении размера коры в эволюции млекопитающих, что привело к появлению людей.

"У приматов существует корреляция между размером мозга и когнитивными способностями, поэтому кажется, что механизм генерации большого количества нейронов будет иметь хотя бы приблизительную корреляцию с когнитивными способностями," сказал Кригштейн.

Человеческий мозг более чем в три раза больше мозга шимпанзе. Возможно, радиальные глиальные клетки шимпанзе также не обладают активностью для некоторых из 18 генов, выявленных в ходе исследования?

"Мы не утверждаем, что это гены, которые делают нас людьми, или что они делают наш мозг намного больше, чем мозг шимпанзе," Олдхэм сказал.

Команда лаборатории Кригштейна планирует сравнить радиальные глиальные клетки, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые, в свою очередь, были получены из клеток кожи шимпанзе и человека, в надежде пролить больше света на различия между видами.

Более ранние исследования, направленные на поиск молекулярных причин различий в мозге мыши и человека, были сосредоточены на белках, ранее идентифицированных в мозге мышей. Исследователи измерили и сравнили производство этих же белков в человеческом мозгу. Но в более ранних исследованиях совершенно не учитывались белки, которые уникально образуются в этих ключевых стволовых клетках головного мозга человека.

Для исследования природы Олдхэм разработал новый экспериментальный план и аналитическую стратегию для определения сигнатуры экспрессии генов радиальных глиальных клеток человека с использованием только одного образца ткани. Исследователи UCSF подготовили 87 поперечных срезов от передней до задней части одного пренатального кортикального образца человека. Затем они использовали микроматрицы, чтобы определить, какие гены были включены для создания кодирующей белок матричной РНК в каждом поперечном сечении. Используя специальное программное обеспечение, они определили группы генов, которые были одинаково активированы на поперечных срезах, процедура, которая указала на гены, которые были включены вместе в одних и тех же типах клеток, включая радиальные глиальные клетки.

Шесть из генных модулей, которые они идентифицировали таким образом, содержали гены, которые, как известно, включаются в радиальных глиальных клетках мышей. Но эти модули также включали дополнительные гены, которые, по заключению исследователей, были включены в радиальных глиальных клетках человека, но не мыши. Они подтвердили результаты своего вычислительного анализа, используя лабораторные методы для обнаружения специфических РНК-мессенджеров и белков в образцах ткани мозга.

5 комментариев к “Большой мозг людей может быть частично связан с недавно обнаруженным белком”

  1. Алексей Иванов

    Отличная новость! На сегодняшний день мы решительно будем с обнаженной задницей и с вот текущей игрушкой.

  2. Вояжировал в сети интернет и достался в это место. Какое красивое решение человечества. При помощи сети общаешься, штудируешь, разбираешь … Вот как раз и с вами познакомился.

  3. Перечисленное абсолютно все пятно в океане. Эдакие пустяки погоды не совершают.

  4. Арина Коновалова

    Спасибо за статью! Бог даст, писатель не против, если я использую самое для личной курсовой.

  5. Это я подписался на RSS ленту, но сообщения непонятно почему в форме неких иероглифов. Каким способом перечисленное прокорректировать?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.