Genetik

Koku ve Hayatta Kalma İçin Gerekli Anahtar Protein Tanımlandı

Özet: Orco proteini, karıncalarda koku alma nöronlarının hayatta kalması için çok önemlidir. Harpegnathos saltator karıncalarındaki orco geninin mutasyona uğraması, koku alma nöronlarının sayısını büyük ölçüde azaltarak sosyal etkileşimlerini bozdu.

Bu çalışma, Orco’nun karıncalarda sinirsel gelişim ve sosyal iletişimdeki önemini vurgulamaktadır. Bu mekanizmaları anlamak, hem hayvanlarda hem de insanlarda duyusal aracılı sosyal davranışlara dair içgörü sağlayabilir.

Ana unsurlar:

  • Orco proteini, karıncalarda koku alma nöronlarının gelişimi ve hayatta kalması için hayati öneme sahiptir.
  • Orco’dan yoksun mutant karıncalar, önemli miktarda nöron ölümü yaşadı ve sosyal etkileşimlerde bozulma yaşadı.
  • Çalışma, hayvanlarda duyu sistemleri ve sosyal davranışların nasıl bağlantılı olduğuna dair yeni bilgiler sunuyor.

Kaynak: NYU

Koku, insanların sosyal etkileşimlerinde (örneğin korku sinyali verme veya yakınlık oluşturma) önemli bir rol oynasa da karıncalar için hayati önem taşıyor.

New York Üniversitesi ve Florida Üniversitesi’nden araştırmacılar, koku alma hücrelerinin işlevi için gerekli olan Orco adlı önemli bir proteinin, karıncalarda hücrelerin hayatta kalması için de kritik öneme sahip olduğunu buldu.

Çalışmaları mutasyona uğradığını gösterdi Ork içindeki gen Harpegnatos tuzlayıcısı Zıplayan karıncalar koku alma nöronlarının sayısını önemli ölçüde azalttı; bu da Orco’nun bu hücrelerin gelişimi ve yaşamı için gerekli olduğunu düşündürüyor.

Bu, bir bitkinin kokusunu alan bir kadını gösteriyor.
Hua Yan, “Karıncalar, insanlar gibi son derece sosyaldirler ve işbirlikçi sosyal davranışlar sergilerler ve bu nedenle duyusal aracılı sosyal davranışları incelemek için ideal bir sistem sağlarlar” diye açıkladı. Kredi: Nörobilim Haberleri

Bulgular, şu adreste yayınlandı: Bilim Gelişmelerihayvanların nasıl sosyalleştiğinin hücresel ve moleküler temeline ilişkin bilgiler sunar.

NYU Biyoloji Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ilk yazarı Bogdan Sieriebriennikov, “Sinir sisteminin nasıl geliştiğini anlamak, modern sinir bilimindeki en acil zorluklar arasında yer alıyor” dedi.

Kokuyu ve mutant karıncaları algılama

Karıncalar, feromon iletişimini kullanmaları sayesinde, insanlara diğer böceklerin çoğundan daha yakın olan yaklaşık 400 koku reseptörü geliştirmişlerdir.

Florida Üniversitesi’nde biyoloji yardımcı doçenti ve çalışmanın kıdemli yazarı Hua Yan, “Karıncalar, insanlar gibi son derece sosyaldirler ve işbirlikçi sosyal davranışlar sergilerler ve bu nedenle duyusal aracılı sosyal davranışları incelemek için ideal bir sistem sağlarlar” diye açıkladı.

“Genişletilmiş koku reseptörü genleri, yüzlerce, binlerce veya bir milyona kadar bireyin bulunduğu büyük bir toplumda karıncaların birbirleriyle ‘konuşmasına’ olanak tanır.”

İletişim için diğer duyulara güvenen insanlar için bile koku çok önemlidir.

Yan, “Koku reseptörü nöronlarının fonksiyon kaybı, koku alma duyusunda eksikliklere yol açar ve sıklıkla sosyal izolasyon, şizofreni gibi nörolojik bozukluklar ve otizm gibi sosyal bozukluklarla ilişkilidir” diye ekledi.

NYU araştırmacıları, karıncaların koku alma duyusunun sosyal etkileşimlerini nasıl etkilediğini daha iyi anlamak için daha önce CRISPR kullanarak genetiği değiştirilmiş ilk karıncaları yaratmıştı. Ork gen. Orco proteini bulunmayan bu “mutant” karıncalar, koku organlarında değişiklikler yaşadılar ve etkileşimde zorluk yaşadılar.

“Karıncanın ‘burnu’ olan antenlerin çok az hücreye sahip olduğunu bulduk. Yan, “Neredeyse boştu, bu da kokuyu algılayan hücrelerin mutant karıncalarda bulunmadığını gösteriyor” dedi.

Nöronun hayatta kalması Orco’ya bağlı

Yeni yaptıkları çalışmada Bilim GelişmeleriAraştırmacılar, koku alma hücresi gelişimini analiz etmek için karınca antenlerinin tek çekirdekli gen ekspresyon profilini ve floresans mikroskobunu kullandılar. Orco’dan yoksun mutant böceklerin koku alma nöronlarının çoğunu yetişkinlikten önce kaybettiği ortaya çıktı.

Sieriebriennikov, “Hücreler normal şekilde yapılmış gibi görünüyor ve gelişmeye başlıyorlar; büyüyorlar, şekil değiştiriyorlar ve daha sonra ihtiyaç duyacakları koku reseptörleri gibi belirli genleri etkinleştiriyorlar” dedi.

“Gelişen hücreler koku reseptörlerini etkinleştirdikten sonra çok geçmeden büyük miktarlarda ölmeye başlıyorlar.”

Bu nöron ölümü stres nedeniyle olabilir. Mutant karıncalardaki koku reseptörleri Orco ile kompleks oluşturup hücre zarına gidemediğinden, yeni yapılan reseptörler organelleri tıkayarak strese ve ölüme yol açmaktadır.

Bu tür nöron ölümü aynı zamanda sosyal böceklere özgü modeller de gösterebilir. Florida Üniversitesi’nden doktora adayı Kayli Sieber, “Şimdiye kadar, bu benzersiz süreçler yalnız böceklerde bulunmadı ve koku reseptörü genlerinin genişlemesine uyum sağlayacak sinirsel gelişimin evrimine dair önemli kanıtlar sağlayabilir” dedi. -çalışmanın ilk yazarı.

İlginç bir şekilde bazı koku reseptörleri Orco olmadan da hayatta kaldı. Bulundukları hücreler aynı zamanda başka tipte reseptörleri de eksprese etti; bu da onların kolaylaştırdığı aktivitenin nöronal gelişim için gerekli olduğunu ortaya koydu.

“Bazı nöronların düzgün bir şekilde gelişebilmesi için periyodik olarak ‘ateşlenmesi’ gerekiyor. Sieriebriennikov, Orco olmadan koku hücrelerinin ‘ateşlemediğini’ ve gelişimlerini tamamlayamadıklarını ve ölümlerine yol açtığını söyledi.

Araştırmacılar ayrıca, hareketi algılayan mekanosensör nöronlar ve nöronların etrafını saran ve işlevlerine yardımcı olan glia gibi koku almayan hücrelerde de bazı koku reseptörlerinin bulunduğunu buldu.

Bunun nedeni, normalde diğer hücrelerdeki diğer genleri düzenleyen yakındaki genomik bölgeler tarafından koku reseptörlerinin yanlışlıkla etkinleştirilmesine neden olan genlerin kusurlu düzenlenmesinden kaynaklanıyor olabilir. Alternatif olarak reseptörler, glia hücrelerinde bulunan koku reseptörleri gibi, bu hücrelerde yeni bir fonksiyona sahip olabilir. C. elegans solucanlar veya insan spermi.

“Kokuyu algılamayan hücrelerde koku reseptörü genlerini etkinleştirmek organizma için tamamen yararsız olabilir; ama yine de evrim, mevcut genlere yeni işlevler kazandırmak için bu tür hatalardan yararlanma eğilimindedir; dolayısıyla belki de bu tür heyecan verici yeni bir rol vardır. Sieriebriennikov, “Gelecekte keşfedeceğimiz, koku almayan hücrelerdeki koku reseptörlerinin yeni bir keşfi” dedi.

Yan, “Bulgularımız, sosyal iletişim için bir çerçeve oluşturan koku sinirsel gelişimi de dahil olmak üzere, sosyal böceklerin duyu sistemlerine ilişkin anlayışımızı geliştiriyor” dedi.

Finansman: Diğer çalışma yazarları arasında Olena Kolumba, Jakub Mlejnek ve Shadi Jafari yer alıyor. Bu araştırma, Ulusal Sağlık Enstitüleri (R01-DC020203, T32-DC015994), Arthropod Yönetim Teknolojileri için Ulusal Bilim Vakfı Endüstri-Üniversite İşbirlikçi Araştırma Merkezi (#IIP1821914) ve Human Frontier Science Program (LT000010/2020-) tarafından desteklenmiştir. L).

Bu sinirbilim ve genetik araştırma haberleri hakkında

Soyut

Karıncalarda koku reseptörü nöronlarının orko-bağımlı hayatta kalması

Koku alma, böceklerdeki karmaşık sosyal davranışlar için gereklidir. Karmaşık sosyal ipuçlarını ayırt etmek için karıncalar çok sayıda evrim geçirdi. koku alıcısı (Veya) genler.

Zorunlu koku verici yardımcı reseptör genindeki mutasyonlar Ork sıçrayan karıncada anten lobu glomerüllerinin ~%80’inin kaybına yol açar Harpegnatos tuzlayıcısı. Ancak hücresel mekanizma belirsizliğini koruyor.

Burada, pupa gelişiminin orta ve geç aşamalarında, muhtemelen Orco’nun yokluğunda ER stresi nedeniyle, koku reseptör nöronlarının (ORN’ler) büyük apoptozunu gösteriyoruz.

Daha fazla toplu ve tek çekirdekli transkriptom analizi, çoğu Ork-eksprese eden ORN’ler ölür Ork Mutantların küçük bir kısmı hayatta kalıyor: iyonotropik reseptör (Ve) IR komplekslerini oluşturan genler.

Ayrıca şunu gördük ki bazı Veya Genler mekanosensör nöronlarda ve nöron dışı hücrelerde eksprese edilir, muhtemelen yakın çevredeki sızıntılı düzenleme nedeniyle.Veya genler.

Bulgularımız ORN gelişimine kapsamlı bir genel bakış sağlıyor ve Veya ifade H. trovatör.

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/orco-olfaction-apoptosis-26270/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu