ఆక్సాన్ గైడెన్స్ లక్షణాలకు ప్రసిద్ధి చెందింది, నాడీ అభివృద్ధికి మార్గనిర్దేశం చేయడంలో ప్రోటీన్ కీలకమని కొత్త పరిశోధన సూచిస్తుంది
కీ టేకావేలు
- అభివృద్ధి చెందుతున్న వెన్నుపాములో ఎముక మోర్ఫోజెనెటిక్ ప్రోటీన్ సిగ్నలింగ్‌ను పరిమితం చేసే రెగ్యులేటర్‌గా నాడీ అభివృద్ధిలో కీలకమైన ప్రోటీన్ అయిన నెట్రిన్ 1 కోసం UCLA పరిశోధకులు ఆశ్చర్యకరమైన కొత్త పాత్రను కనుగొన్నారు.
- పరిశోధనలు నెట్రిన్ 1 ను మల్టీఫంక్షనల్ అణువుగా వెల్లడిస్తాయి, రెండూ ప్రారంభ వెన్నుపాము అభివృద్ధిని నిర్వహిస్తాయి మరియు తదుపరి నరాల ఫైబర్ పెరుగుదలకు మార్గనిర్దేశం చేస్తాయి.
- ఈ పరిశోధనలు నాడీ మరమ్మత్తు మరియు పునరుత్పత్తిని సులభతరం చేయడానికి నెట్రిన్ 1 యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలను ప్రభావితం చేసే సంభావ్య చికిత్సా వ్యూహాలకు పునాది వేయగలవు.
UCLAలోని ఎలి మరియు ఎడిత్ బ్రాడ్ సెంటర్ ఆఫ్ రీజెనరేటివ్ మెడిసిన్ మరియు స్టెమ్ సెల్ రీసెర్చ్‌లోని శాస్త్రవేత్తలు అభివృద్ధి చెందుతున్న వెన్నుపామును నిర్వహించడంలో నెట్రిన్ 1 అణువుకు ఊహించని పాత్రను కనుగొన్నారు.
ప్రధానంగా పెరుగుతున్న నరాల ఫైబర్‌లను నిర్దేశించే మార్గదర్శక క్యూగా పిలువబడే నెట్రిన్ 1, ఎముక మోర్ఫోజెనెటిక్ ప్రోటీన్ లేదా BMPని కూడా పరిమితం చేస్తుందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు, ఇది వెన్నుపాములోని నిర్దిష్ట ప్రాంతాలకు సిగ్నలింగ్ చేస్తుంది. ఈ సరిహద్దు-నిర్ధారణ ఫంక్షన్ కీలకం ఎందుకంటే ఇంద్రియ న్యూరాన్లు సరిగ్గా అభివృద్ధి చెందాలంటే ఈ సిగ్నలింగ్ కార్యాచరణ ఖచ్చితంగా డోర్సల్ ప్రాంతానికి పరిమితం చేయబడాలి.
వారి పరిశోధనలు, సెల్ రిపోర్ట్స్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి, పిండం అభివృద్ధి సమయంలో సంక్లిష్టమైన వెన్నెముక సర్క్యూట్‌లు ఎలా ఏర్పాటు చేయబడతాయో మరియు వెన్నుపాము మరమ్మత్తు కోసం భవిష్యత్తులో చికిత్సా వ్యూహాలను తెలియజేయగలవు అనే దానిపై మన అవగాహనను పునర్నిర్మించాయి.
ఈ పరిశోధనకు సీనియర్ రచయిత్రి సమంతా బట్లర్ నాయకత్వం వహించారు, డేవిడ్ జెఫెన్ స్కూల్ ఆఫ్ మెడిసిన్‌లో న్యూరోబయాలజీ ప్రొఫెసర్.
UCLA బ్రాడ్ స్టెమ్ సెల్ రీసెర్చ్ సెంటర్‌లో సభ్యుడు కూడా అయిన బట్లర్ మాట్లాడుతూ, “ఇది శాస్త్రీయ ఉత్సుకతతో కూడిన కథ – బేసిని కనుగొనడం మరియు అది ఎందుకు జరిగిందో అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నించడం. “న్యూరల్ సర్క్యూట్‌ల యొక్క శక్తివంతమైన ఆర్కిటెక్ట్‌గా మేము చాలా కాలంగా పిలవబడే netrin1, ప్రారంభ అభివృద్ధి సమయంలో వెన్నుపామును నిర్వహించడంలో పూర్తిగా ఊహించని పాత్రను కలిగి ఉందని మేము కనుగొన్నాము.”
స్పర్శ మరియు నొప్పి వంటి ఇంద్రియ ఇన్‌పుట్‌లు ప్రాసెస్ చేయబడిన డోర్సల్ స్పైనల్ కార్డ్ అభివృద్ధి, ఖచ్చితమైన కంపార్ట్‌మెంటలైజేషన్ మరియు ఆర్గనైజేషన్ ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. ఈ ఇంద్రియ ప్రక్రియలు పనిచేయడానికి, నిర్దిష్ట న్యూరాన్లు జాగ్రత్తగా నిర్వచించబడిన ప్రాంతాలలో ఏర్పడాలి. ఈ కార్యాచరణ BMP సిగ్నలింగ్ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, ఇది డోర్సల్ వెన్నుపాము యొక్క సరిహద్దులలో మాత్రమే జరుగుతుంది.
BMP సంకేతాలు వెన్నెముకలోని ఇతర ప్రాంతాలకు వ్యాపించకుండా, ఇతర న్యూరాన్ రకాలు ఏర్పడటానికి అంతరాయం కలిగించకుండా జాగ్రత్త వహించాలి. క్లిష్టమైన బౌండరీ కీపర్, బట్లర్ మరియు ఆమె బృందం కనుగొన్నది, నెట్రిన్1.
“సరియైన న్యూరల్ నెట్‌వర్క్ ఏర్పడటానికి మరియు పనితీరుకు BMP మరియు నెట్రిన్ 1 వంటి సిగ్నలింగ్ అణువుల యొక్క ప్రాంతీయ విశిష్టత చాలా ముఖ్యమైనది” అని బట్లర్ ల్యాబ్‌లోని గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి మరియు అధ్యయనం యొక్క మొదటి రచయిత శాండీ అల్వారెజ్ అన్నారు. “నెట్రిన్ 1 యొక్క నియంత్రణ లేకుండా, మేము అస్తవ్యస్తమైన న్యూరల్ నెట్‌వర్క్‌ను చూస్తాము, ఆక్సాన్లు వాటి లక్ష్యాలను ఎలా చేరుకుంటాయో మరియు అయినప్పటికీ ప్రభావితం చేయగలవు.”
BMP సిగ్నలింగ్‌పై సరిహద్దులను సెట్ చేయడం ద్వారా, శరీరం అంతటా ఇంద్రియ ఇన్‌పుట్ మరియు మోటారు అవుట్‌పుట్ యొక్క సరైన రిలేకి అవసరమైన విభాగం, వెంట్రల్ ప్రాంతంలోని మోటారు మరియు ఇంటర్న్‌యూరాన్‌లకు దూరంగా డోర్సల్ ప్రాంతంలో ఇంద్రియ న్యూరాన్లు అభివృద్ధి చెందేలా చేయడంలో నెట్రిన్1 కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది.
2017లో, బట్లర్ మరియు ఆమె సహచరులు పిండం అభివృద్ధి సమయంలో ఆక్సాన్ పెరుగుదల గురించి దీర్ఘకాలంగా ఉన్న నమూనాను తారుమారు చేశారు. దశాబ్దాలుగా, శాస్త్రవేత్తలు ఆక్సాన్లు – నాడీ వ్యవస్థలోని కణాలను కలిపే సన్నని ఫైబర్‌లు – నెట్రిన్ 1 వంటి మార్గదర్శక సూచనల ద్వారా చాలా దూరం వరకు ఆకర్షించబడతాయని లేదా తిప్పికొట్టబడతాయని నమ్ముతున్నారు. బట్లర్ యొక్క పరిశోధన వెల్లడించింది, అయితే, నెట్రిన్ 1 అంటుకునే అంటుకునే ఉపరితలం వలె పనిచేస్తుంది, సుదూర క్యూ వలె పని చేయకుండా నేరుగా మార్గాల్లో ఆక్సాన్ పెరుగుదలకు మార్గనిర్దేశం చేస్తుంది.
ఈ ఊహించని ఆవిష్కరణ బట్లర్ బృందాన్ని మరింత అన్వేషించడానికి ప్రేరేపించింది. మౌస్ పిండ మూలకణాలతో పాటుగా చికెన్ మరియు మౌస్ పిండాలతో లాభం-ఆఫ్-ఫంక్షన్ ప్రయోగాలలో, ఫలిత మార్పులను గమనించడానికి వారు అభివృద్ధి చెందుతున్న వెన్నుపాముకు నెట్రిన్ 1 యొక్క ట్రేస్ చేయగల వెర్షన్‌ను పరిచయం చేశారు.
ఆసక్తికరంగా, ఆక్సాన్లు అదృశ్యమైనట్లు వారు కనుగొన్నారు.
అల్వారెజ్ మొదట్లో ఏదో తప్పు జరిగిందని భావించాడు – ఆమె ప్రయోగాలు విఫలమయ్యాయి. కానీ ఫలితాలు చాలాసార్లు పునరావృతం అయినప్పుడు, ఆమె ఆశ్చర్యకరమైన కనెక్షన్‌ని చేసింది.
“పిండం అభివృద్ధి సమయంలో డోర్సల్ స్పైనల్ కార్డ్‌ను రూపొందించడంలో BMP లు కీలక పాత్ర పోషిస్తాయని మాకు తెలుసు, అయితే నెట్రిన్ 1 మరియు BMP సిగ్నలింగ్ మధ్య పరస్పర చర్య గురించి వాస్తవంగా శాస్త్రీయ సాహిత్యం లేదు” అని అల్వారెజ్ చెప్పారు. “మా జంతు నమూనాలలో నెట్రిన్ 1 ద్వారా BMP కార్యాచరణ యొక్క అణచివేతను నేను గమనిస్తున్నాను.”
జంతు నమూనాలలో జన్యు విధానాల కలయికను ఉపయోగించి, బృందం నెట్రిన్ 1 స్థాయిలను తారుమారు చేయడం డోర్సల్ వెన్నుపాములోని కొన్ని నరాల కణాల నమూనాను ప్రత్యేకంగా మార్చిందని నిరూపించింది. నెట్రిన్1 స్థాయిలు పెరిగినప్పుడు, కొన్ని డోర్సల్ నరాల కణ జనాభా అదృశ్యమైంది; నెట్రిన్ 1 తొలగించబడినప్పుడు, ఈ జనాభా విస్తరించింది.
మరింత బయోఇన్ఫర్మేటిక్స్ విశ్లేషణ ఇది ఎందుకు సంభవిస్తుందో నిర్ధారించడంలో సహాయపడింది: RNA అనువాదాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా నెట్రిన్1 BMP కార్యాచరణను పరోక్షంగా నిరోధిస్తున్నట్లు పరిశోధకులు కనుగొన్నారు.
“నెట్రిన్ 1 నేను ఇప్పటివరకు పనిచేసిన న్యూరానల్ సర్క్యూట్‌ల యొక్క అత్యంత శక్తివంతమైన ఆర్కిటెక్ట్” అని బట్లర్ చెప్పాడు. “నరాల దెబ్బతినడం లేదా గాయపడిన వెన్నుపాము ఉన్న రోగులలో సర్క్యూట్రీని పునర్నిర్మించడానికి నెట్రిన్ 1 ని ఎలా ఉపయోగించవచ్చో అర్థం చేసుకోవడం మా తదుపరి ప్రయత్నం.”
న్యూరల్ రిపేర్ కోసం నెట్రిన్ 1-ఆధారిత చికిత్సలతో సహా సంభావ్య క్లినికల్ అప్లికేషన్‌లను ఈ పరిశోధనలు ఎలా తెలియజేస్తాయో బృందం అన్వేషించడం కొనసాగిస్తుంది, వారి పరిశోధనలు వెన్నుపాము అభివృద్ధికి మించిన చిక్కులను కలిగి ఉంటాయి. Netrin1 మరియు BMP శరీరం అంతటా ఇతర అవయవాలలో కూడా వ్యక్తీకరించబడతాయి, ఇక్కడ ఖచ్చితమైన సెల్ నమూనా కీలకం.
“నెట్రిన్ 1 మరియు BMP ఇతర సిస్టమ్‌లలో ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయో తిరిగి మూల్యాంకనం చేయవలసిన అవసరాన్ని మా ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి” అని అల్వారెజ్ చెప్పారు. “ఇది BMP మరియు నెట్రిన్ 1 ప్రమేయం ఉన్న నిర్దిష్ట సెల్ రకం క్యాన్సర్‌లు లేదా అభివృద్ధి అంతరాయాలపై మన అవగాహనను తెలియజేస్తుంది.”
ఇతర UCLA రచయితలలో సందీప్ గుప్తా, యెసికా మెర్కాడో-అయోన్, కైట్లిన్ హనీచర్చ్, క్రిస్టియన్ రోడ్రిగ్జ్ మరియు రికీ కవాగుచి ఉన్నారు.
