Genetik

Beyin Kök Hücreleri Kimlik Çatışmalarını Nasıl Önler?

Özet: Araştırmacılar, beyin kök hücrelerinde, gen ifadesi sırasında kimlik çatışmalarını önleyen, bu hücrelerin nöronal farklılaşmaya hazırlanırken köklüğünü korumasını sağlayan çok önemli bir mekanizmayı ortaya çıkardı. Ekip, kök hücre gen habercileri çevrilirken nöronal gen habercilerinin çekirdek içinde tutulmasının erken farklılaşmayı önlediğini buldu.

Bu içgörü, kök hücrelerin çift gen ekspresyonunu eş zamanlı olarak nasıl hatasız yönetebildiğini açıklamaya yardımcı olarak farklılaşma sinyallerine hızlı yanıt vermeyi kolaylaştırıyor. Bu keşfin rejeneratif tıp ve beyin fonksiyonunun anlaşılması açısından derin etkileri olabilir.

Ana unsurlar:

  1. Gen İfadesinin Mekanizması: Beyin kök hücreleri, nöronal gen habercilerini çekirdekte seçici olarak tutarak, kök hücre bakım genlerini ve nöronal farklılaşma genlerini aynı anda ifade etmeyi başarır.
  2. Hücresel Kimliğin Düzenlenmesi: Seçici çeviri süreci, kök hücrelerin tetiklendiğinde nöronlara farklılaşmaya hazır olurken kimliklerini korumalarına olanak tanır ve hücresel farklılaşmada tipik olan karar çatışmalarından kaçınır.
  3. Rejeneratif Tıp İçin Daha Geniş Etkiler: Bu mekanizmayı anlamak, rejeneratif tıptaki yaklaşımları geliştirebilir ve potansiyel olarak sinir sistemi bozuklukları ve yaralanmaları için daha etkili tedavilere yol açabilir.

Kaynak: UMH

İspanyol Ulusal Araştırma Konseyi (CSIC) ve Elche’deki Miguel Hernández Üniversitesi’nin (UMH) ortak merkezi olan Nörobilim Enstitüsü’nde (IN) Ángela Nieto liderliğindeki Gelişim ve Hastalıkta Hücre Plastisite laboratuvarından araştırmacılar, Yetişkin beyin kök hücrelerinin kimliklerini koruyan genleri ve hücresel aktivitede çatışma olmadan nöronal farklılaşmayı sağlayan genleri ifade etmelerine olanak sağlayan mekanizma.

Ayrıca bu mekanizma, kök hücrelerin farklılaşma sinyallerine kolaylıkla yanıt verecek şekilde hazırlanmasını sağlar.

Bu kök hücreleri gösterir.
Beyin kök hücrelerinin durumu ilginçtir çünkü kendilerini kök hücre olarak tutan genleri ve ayrıca ürettikleri nöronlara özgü diğer genleri ifade ederler. Kredi: Nörobilim Haberleri

Bir organizmadaki tüm hücreler aynı genlere sahiptir, ancak aralarındaki fark, ifade ettikleri ve ifade etmedikleri genlerdedir. Bu, hücresel kimlik olarak bilinir ve hücrelerin yaşamları boyunca işlevlerini belirleyecektir.

Beyin kök hücrelerinin durumu ilginçtir çünkü kendilerini kök hücre olarak tutan genleri ve ayrıca ürettikleri nöronlara özgü diğer genleri ifade ederler.

Şimdiye kadar, beyin kök hücrelerinin, karar çatışmalarıyla karşılaşmadan, her iki gen tipini de ifade etmeyi nasıl başardıkları bilinmiyordu; hücre, nöron mu olacağı yoksa kök hücre durumunu mu koruyacağı konusunda belirsizlikle karşı karşıyaydı.

Ancak yakın zamanda yayınlanan bu çalışmanın sonuçları Doğa İletişimifarklılaşma genlerinin kök hücrelerde çevrilmesini engelleyen mekanizmayı ortaya çıkardı.

Bu keşif, sözde karar çatışması sorununu çözüyor.

Makalenin ilk yazarı Ainara González-Iglesias, süreci açıklarken şunu vurguluyor: “Genler kopyalandığında, haberci RNA’lar üretirler ve bunlar daha sonra hücresel işlevlerin efektörleri olan proteinlere çevrilir. Bu işlemin gerçekleşebilmesi için bu habercilerin hücre çekirdeğini terk ederek tercüme edilmek üzere sitoplazmaya gitmeleri gerekir”.

Uzmanlar, anahtarın, kök hücre genlerinin haberci RNA’larının proteinlere çevrilmek üzere çekirdekten ayrılmasında yattığını, nöron genlerinin ise çekirdekte tutulduğunu keşfettiler.

Araştırmacı, “Bu nedenle hücreler kök hücre statüsünü korumaya devam etti” diye açıklıyor.

İki yönlü bir anahtar

Kök hücrelerin nöronlara farklılaşması gerektiğinde mekanizma benzer şekilde çalışır. Nieto şöyle açıklıyor: “Bu durumda, çekirdekte tutulan kök hücre bakım genlerinin habercileri, bunların proteinlere çevrilmesini engelliyor”.

Her iki tip genin de sürekli olarak ifade edilmesine rağmen araştırmacı şunu vurguluyor: “Acil fonksiyon için gerekli olmayan genlerin habercileri her zaman muhafaza ediliyor ve tercüme edilmiyor.

“Bu mekanizma yalnızca hücreler içindeki karar çatışmalarını çözmekle kalmıyor, aynı zamanda uygun sinyali aldıktan sonra hücresel mekanizmayı anında farklılaşmaya hazırlıyor.”

Kök hücreler dokuları yenileme konusunda olağanüstü bir yeteneğe sahiptir. Yetişkin insan beynindeki yenilenmeye katkılarının boyutu belirsiz kalsa da Nieto bunun temel rolünü vurguluyor. Bu olmadan, sinir sisteminin düzgün işleyişini potansiyel olarak bozan erken nöron farklılaşması meydana gelebilir.

Ulusal işbirliği

Bu araştırma, Valensiya Üniversitesi Biyoteknoloji ve Biyotıp Enstitüsü’nde kök hücre uzmanı Isabel Fariñas liderliğindeki laboratuvar ve RNA işleme mekanizmaları uzmanı Juan Valcárcel liderliğindeki laboratuvar ile işbirliği içinde gerçekleştirildi. Barselona’daki Genomik Düzenleme Merkezi.

Çalışma, yetişkin fare beyninin büyük bir kök hücre popülasyonunu barındıran subventriküler bölgesine odaklanıyor.

Bu araştırma sayesinde çekirdekteki tutma mekanizmasının, metilasyon adı verilen bir RNA modifikasyonunun eksikliğiyle ilişkili olduğunu doğruladılar. Bu modifikasyon, habercilerin uygun nükleer aktarımı ve translasyonu için çıkarılması gereken haberci RNA parçaları olan intronların ortadan kaldırılmasını tetikler.

Uzmanlar, haberci RNA’nın çekirdekte nasıl tutulduğunu titizlikle gözlemledi. sitede hibridizasyon, dokulardaki haberci RNA’yı görselleştiren bir teknik. Nieto’nun IN’deki laboratuvarında yaygın olarak kullanılan bu tekniğin, mekanizmanın tanımlanmasında etkili olduğu kanıtlandı.

Ainara González-Iglesias bu tekniğin önemini vurguluyor: “Artık karmaşık sıralama teknikleri olmasına rağmen, bu sitede mekanizmayı ortaya çıkarmamıza rehberlik eden şey melezleşmedir”.

Bu çalışma farklı kurumların sağladığı mali destek sayesinde mümkün olmuştur: İspanya Bilim, Yenilik ve Üniversiteler Bakanlığı; Carlos III Sağlık Enstitüsü; Generalitat Valenciana’nın ISIC ve PROMETEO Programları; İspanya Eğitim, Kültür ve Spor Bakanlığı; İspanya Devlet Araştırma Ajansı’nın Araştırma ve Geliştirme Mükemmeliyet Merkezleri için Severo Ochoa Programı; Avrupa Araştırma Konseyi; ve Katalonya Generalitat’ının CERCA Programı.

Bu genetik araştırma haberi hakkında

Soyut

İntron tutulması, yetişkin nörojenik nişindeki kök/farklılaşma anahtarını sıkı bir şekilde düzenler

Yetişkin memeli beyni, nöronları ve glia’yı yenilemek için bir miktar kapasiteye sahiptir ve bu da beyin yenilenmesi için umut vaat etmektedir. Bu nedenle yetişkin nöral kök hücre (NSC) farklılaşmasını kontrol eden mekanizmaları anlamak çok önemlidir.

Paradoksal olarak, subependimal bölgedeki yetişkin NSC’ler, hem multipotens bakımı hem de nöral farklılaşma ile ilişkili genleri kopyalar, ancak bu karşıt transkripsiyonel programlardan dolayı kader kararlarındaki çatışmaları önleyen mekanizma bilinmemektedir.

Burada intron tutulmasını böyle bir kontrol mekanizması olarak tanımlıyoruz.

NSC’lerde, kök genlerinden gelen birden fazla mRNA eklenip sitoplazmaya ihraç edilirken, farklılaşma genlerinden gelen transkriptler eklenmeden kalır ve çekirdekte alıkonulur ve nöral farklılaşma koşulları altında bunun tersi doğrudur.

Ayrıca şunu da gösteriyoruz: m6Bir metilasyon, intron tutulmasını serbest bırakan ve nükleer ihracatı tetikleyerek hızlı ve senkronize yanıtlara olanak sağlayan mekanizmadır. M6Bir RNA metilasyonu, antagonist işlevlere sahip transkriptler için bir açma/kapama anahtarı olarak çalışır ve NSC’lerin farklılaşmaya olan bağlılığının zamanlamasını sıkı bir şekilde kontrol eder.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/brain-stem-cells-expression-26010/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu