מדענים מבית החולים לחקר הילדים של סנט ג'וד השתמשו בטכניקות הדמיה פלואורסצנטיות כדי לעקוב אחר רצף האירועים המולקולריים שמתחילים את ההגירה של נוירונים מתפתחים, ומעורבים מעגל מורכב של רמזים בתהליך. הממצאים, השופכים אור על התהליכים המבטיחים התפתחות תקינה של המוח הקטן, פורסמו היום ב תקשורת טבע.
נוירונים מתפתחים באזור של המוח הנקרא אזור הנבט, אך כדי למלא את תפקידיהם, הם חייבים לנסוע לחלקים אחרים של המוח שם הם נחוצים ליצירת מעגלים. סדרת הרמזים שאומרים להם לעזוב לא הובנה במלואה, אבל דיוויד סולצקי, דוקטורט, המחלקה לנוירוביולוגיה התפתחותית בסנט ג'וד, התמקם היטב כדי לפענח כיצד הרמזים הללו מתאחדים כדי להניע נדידת נוירונים.
בעבר, אנשים בחנו מרכיבים ציטו-שלד חשובים ואותות חיצוניים מחוץ לתא, שאומרים לנוירונים מתי ולאן ללכת. אבל האתגר המרכזי הוא להבין איך הם משולבים. איך מסלולים ביולוגיים מרובים מתחברים יחד כדי לתזמר את אירוע היציאה מאזור הנבט הזה?"
דוד סולצקי, דוקטורט, המחלקה לנוירוביולוגיה התפתחותית בסנט ג'וד
התוצאות חשפו כי אנטגוניזם בין מולקולת ההנחיה Netrin-1 "דוחפת" נוירונים מפותחים אל מחוץ לאזור הנבט והאחראי לליגאז Ubiquitin Siah2 "מושך" תאים לא מפותחים בחזרה לאזור הנבט. "מעגל זיהוי צירוף מקרים" שלא היה מוערך בעבר מדגיש שמשחק הגומלין של המסלולים המנוגדים הללו מבטיח הגירה עצבית נכונה.
דחיפה-ומשיכה מסדירה את נדידת הנוירונים
סולצקי השתמש במיקרוסקופיה ברזולוציית על כדי לחשוף כיצד פעל מעגל שני מתגים זה. החוקרים ציינו לראשונה שנראה כי נוירונים מובחנים נודדים הרחק מנטרין-1 באזור הנבט. חלבון זה מזוהה ונדחה על ידי הקולטן הטרנסממברני, Dcc.
"נטרין-1 מופרש על ידי תאי האב, והוא אומר לתאים שהתמיינו לאחרונה, 'אתם חייבים ללכת מאיתנו'", הסביר סולצקי. "התאים המובחנים נדחים למעשה על ידי קבוצה קודמת של נוירונים לא בשלים."
מבט מעמיק יותר על הבסיס של זיהוי צירוף מקרים חשף מעגל בין איתות Netrin-1-Dcc לבין שני חלבונים אחרים, Pard3 ו-JamC. אלה נותנים רמזים להתקבצות והדבקה ב-Dcc באתרים החיוניים להגירה. Pard3 מקדם את התנועה והלוקליזציה של קולטני Dcc, בעוד JamC מעגן אותם באתרי הידבקות, ומאפשרים אינטגרציה יעילה של קוטביות וסימן הידבקות. קומפלקס זה מאזן איתות הדבקה ואיתת הדרכה כדי לווסת את תזמון ההגירה והכיוון של הנדידה העצבית.
אות "דחיפה" זה מאוזן על ידי אות "משיכה", המונע על ידי ליגאז האוביקוויטין, Siah2. ליגזות Ubiquitin מקלות על מיחזור של חלבונים שהתפוגגו. Siah2 הוא ליגאז האוביקוויטין המוקצה עבור Dcc ו- Pard3. החוקרים הדגימו כי Siah2 מונע הגירה מוקדמת של נוירונים לא מפותחים מאזור הנבט על ידי השפלה של Dcc, חיישן Netrin-1 ו-Pard3, המווסת את תנועת Dcc ו- JamC. השפלה זו שולטת במדויק על האינטראקציה של סימני הידבקות והדרכה בתוך מעגל זיהוי צירוף המקרים.
הממצאים סיפקו תובנה ייחודית לגבי האופן שבו מערכת קולקטיבית זו יוצרת מעגל זיהוי צירוף מקרים, שבו מגע בין תא לתא וכניסות חישה של Netrin-1 חייבים לתפקד כדי לראות את הפלט הנכון. "עם טכניקות אחרות כמו רצף תא בודד, אתה מסתכל על הגנים שמאחורי המערכות, אבל בסופו של דבר, הביולוגיה של התא היא משהו שאתה חייב להבין", אמר סולצקי. "וזה מה שהעבודה הזו עסקה: המשחק המורכב של המולקולות."
מחברים ומימון
המחבר הראשון של המחקר הוא Christophe Laumonnerie, St. Jude. מחברי המחקר האחרים הם טומי לואיס ג'וניור, קרן המחקר הרפואי של אוקלהומה; ומאלילו שממבו, דניאל סטבלי, ניראג' טריוודי ודניאלה האוול, סנט ג'וד.
המחקר נתמך על ידי מענקים מהמכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות (NINDS), וה-American Lebanese Syrian Associated Charities (ALSAC), ארגון גיוס התרומות והמודעות של סנט ג'וד.
