Como o microRNA serve como um ‘plano’ para o cérebro em desenvolvimento

Nosso cérebro tem conexões com bilhões de neurônios e trilhões, e os cientistas estão apenas começando a entender o complexo processo necessário para criar esse nível de complexidade. Isso envolve destacar o papel dos microRNAs: moléculas pequenas e sem fios que ajudam a regular a produção de proteínas em todo o cérebro e o restante do corpo.

Agora, os cientistas da Scripps Research revelaram como os microRNAs Perkinje afetam o crescimento celular – um tipo raro de neurônio com ligações de distúrbios neurodeavais. Suas conclusões, Publicado Em NeurônioIsso pode ajudar a destacar a origem complexa dessas condições, enquanto também destaca como o envelhecimento, a plasticidade e outros processos cerebrais importantes incluem microRNA.

“Seoping a rede de microRNA no cérebro em desenvolvimento é implicações importantes para a compreensão dos distúrbios do desenvolvimento do neurológico, especialmente nas células Perkinje, que são os subparsos neuronais mais afetados Transtorno do espectro do autismo“O escritor sênior Giyordano Lippi, professor associado de neurociência da Scripps Research.

Estudos anteriores sugeriram que os microRNAs são importantes para o desenvolvimento do cérebro, mas seu papel específico na discriminação – o processo de células -tronco amadurece em células particulares – permanece incerto.

“Quando os neurônios se desenvolvem, eles precisam decidir em alguns pontos quais seriam sub -iluras, mas realmente não sabíamos muito sobre o plano que instrui essa discriminação”, diz Lippi. “Havia muitas evidências de que o MicroRNA poderia ter um papel muito importante aqui, mas como o equipamento não era muito bom, não poderíamos realmente acertar essa pergunta até agora”.

A equipe se concentra nas células Perkinje, que inclui menos de 1% de células no cerebelo. As células Perkinje integram informações do cérebro e diferentes partes do corpo, tornando -nos capazes de liso, controlado. Eles são algumas das maiores células cerebrais e têm uma aparência de árvore-um “tronco” de axônio único que suporta um sistema de “galhos” conhecidos como arber dendrítico. As células Perkinje também são cercadas por estruturas chamadas fibras de escalada que envolvem os dendritos das células e fornecem informações de outras partes do cérebro.

Para atingir seu tamanho grande e arber largo, o desenvolvimento de células Perkinje inclui crescimento e ramos prolongado. Nos ratos, o longo processo de desenvolvimento de células Perkinje é concluído cerca de quatro semanas após o nascimento.

Para verificar como os microRNAs estão envolvidos na discriminação de neurônios, a equipe desenvolveu novos equipamentos que fecham temporariamente a função do microRNA durante janelas de desenvolvimento específicas. Eles descobriram que os microRNAs são importantes durante duas fases no desenvolvimento de células Perkinje: impedindo microRNAs durante a primeira semana após o nascimento resultou em baixos erbers dendríticos complexos e células Perkinje com pequeno cerebelo.

Por outro lado, a prevenção de microRNAs durante a terceira semana após o nascimento impede que as células de Perkinje criem conexões sinápticas com escalada. Essas conclusões destacam como o MicroRnas Perkinje controla o tempo exato de vários aspectos do desenvolvimento de células que antes se pensava ser simultaneamente.

Em colaboração com o co-feminino escritor Ian MCR, Professor Estrutural Integrado e Biologia Computacional Na pesquisa de Scripps, a equipe também se desenvolveu Modelo de mouse Para identificar quais genes as moléculas de microRNA estavam direcionadas. Usando esse sistema, ele fez uma identificação significativa para o desenvolvimento de células Perkinje (miR-206 e miR-133) e quatro objetivos genéticos (Shank3, PRAG1, VASH1 e EN2) significativamente.

Quando ele comparou o mapa de alvo de microRNA de células Perkinje de um mapa para neurônios da pirâmide-um composto de células cerebrais funcionalmente diferente, mas de aparência semelhante, que dois tipos de células seguem planos de microRNA muito diferentes durante o crescimento.

“Primeiro, conseguimos ver que alguns microRNAs perkinje são ricos em células, mas não dentro Neurônios piramidais“Lippie diz” e, ao fechar esses microRNA, mostramos o quanto eles são importantes para o desenvolvimento de características morfológicas únicas das células Perkinje. , Assim,

Em particular, os três alvos envolvidos no desenvolvimento de células Perkinje servem como “quebras” para o desenvolvimento de células. Quando o microRNA liga esses objetivos, ele remove os freios, o que permite que as células Perkinje desenvolvam seu arber dendrítico exagerado.

Alguns desses objetivos do gene já foram adicionados Transtorno NeurodvaladoAssim,

“Nossos resultados sugerem que pode haver casos em que a deformidade da rede de microRNA-Goal em áreas específicas do cérebro pode causar algumas dessas doenças”, o primeiro autor do PostDorel Bellow em Lippie Lab é chamado Norzin Zolboot. “Nós realmente não detectamos nenhum desses mecanismos, mas isso é algo que estamos ansiosos para investigar no futuro”.

Além disso, a equipe também planeja usar seu novo conjunto de ferramentas para verificar o papel dos microRNAs no desenvolvimento, plasticidade nervosa e envelhecimento.

“Com esses novos dispositivos, muitas portas estão abrindo”, diz Lippi. “Mal arranhamos a superfície do que os microRNAs estão fazendo, mas agora temos uma maneira de verificar tudo isso bem, e acho que é um conjunto de ferramentas muito poderoso que será amplamente usado pelo campo”.

Além de Lippi, Macrae e Zolbot, os autores do estudo incluem Yao Jio, Jessica do, Marwan Ghanam, Su Yoon Choi, Miranda Jun, Federico Zampa, Zee Huang da Scripps Research.