É um milagre da natureza no meio de muitos bilhões de células similares no cabo de cérebro e da medula, os neurônios podem estender seus axônios tendrillous exatamente o lugar certo para formar conexões. Caso contrário, não se moveria, sentido ou pensar corretamente, se em tudo.

Em um novo estudo, os investigadores relatam uma descoberta que ajuda a explicar como os axônios podem encontrar o seu caminho através da linha mediana da medula espinhal.



Os resultados contribuem para a solução do mistério da base da orientação axônio, mas também poderia avançar cientistas um pouco "mais perto de alcançar o médico aspiração para reparar o dano ao sistema nervoso central. Chumbo autor Alexander Jaworski, professor assistente de neurociência na Universidade Brown e membro do Instituto de Brown para a Ciência Cerebral, disse:

"Nós identificamos uma nova sugestão que guiar axônios. A pesquisa que esclarece os mecanismos que permitem que os neurônios para formar conexões apropriadas, incluindo nosso estudo, têm o potencial de informar abordagens de tratamento para reparo neuronal."

Fique longe de Nell2

A descoberta particular de Jaworski e seus co-autores é uma proteína chamada "Nell2", que atua como um sinal de "Não entre" ao longo do caminho de um axônio em crescimento.

Nell2 é a primeira proteína conhecida por se ligar a um receptor conhecido como sobre os neurónios Robo3 crítica. Quando isso acontece, o vínculo, o crescimento do axônio se desviar para longe, as experiências da equipe mostrar.

Nell2 junta-se, em seguida, uma tríade de sinais de que Robo3 corre na regulação do crescimento do axônio. A presença de Netrin atrai axônios que expressam Robo3 e um subtipo específico de Robo3 permite axônios para ignorar os sinais repugnante fornecido por uma outra proteína chamada Slit.

Os glóbulos vermelhos corados no presente

Expressando o receptor Robo3 equipa, em seguida, um neurônio para crescer seus axônios de acordo com as seguintes regras: ir para onde eles precisam, evitar áreas proibidas, e ignorar as proibições destinadas para outros neurônios, mas não para eles.

Jaworski começou a investigação enquanto um estudioso pós-doutorado na Genentech em South San Francisco, Calif., E continuou-o na Universidade Rockefeller antes de concluir que a Brown, onde chegou há dois anos.

Naquela época, ele realizou uma série de experimentos de laboratório que identificaram Nell2 como parceiros de ligação para Robo3, mostrou que sua presença afasta os axônios, e demonstraram que a expressão de ambos Robo3 e Nell2 é necessário para orientação axônio.

Significado Spinal

Ele trabalhou no sistema de modelo de medula espinhal de ratos. Tal como no cérebro, existem lados esquerdo e direito distintas que são ligadas por axónios cruzam a linha média.

Seu trabalho contribui, assim, para explicar o que impulsiona esses axônios durante determinado cruzamento.

Uma rara doença genética humana, ilustra a importância dessas conexões. As pessoas com uma mutação que os impede de expressar Robo3 não pode mover seus olhos de lado a lado, disse Jaworski.

Tal movimento é realizado quando um músculo de um lado dos olhos contrai e relaxa o músculo do outro lado.

As pessoas sem Robo3 não tem axónios que cruzam a linha média do cérebro posterior e, por conseguinte, não se transmitem sinais de frente para os lados opostos do olho. Em vez disso, os músculos de ambos os lados contrato eo olho não se move lateralmente.

Além disso para o cérebro?

O próximo passo da pesquisa é determinar se Jaworski Nell2 Robo3 e trabalhar juntos como fazem no cérebro para a medula espinhal. Ciência co-autor sênior e neurociência Holly Brown Gildea está ajudando a liderar esse trabalho.

Se Nell2 fato é igualmente activa no cérebro, de modo que os resultados poderiam informar futuras abordagens clínicas lá. Nervos crescer relativamente bem na maior parte do corpo, Jaworski disse, mas no cérebro depois de uma lesão ou degeneração neurologistas provavelmente será necessária para guiar o recrescimento.

Pode não ser suficiente, por exemplo, para implantar algumas células estaminais e transformá-los em neurónios por várias razões. Entre eles está o projeto que orienta o desenvolvimento da base neural não persiste infância passado.

"Um grande problema é que todas as instruções que estavam presentes quando o cérebro estava desenvolvendo inicialmente não estão mais lá", disse Jaworski.

Reparação neural é uma meta de longo prazo, para ter certeza, mas as descobertas básicas, tais como a identificação de Nell2 pode abrir o caminho.

Redundância operacional na orientação axônio através Robo3 receptor multifuncional e seu ligando Nell2
Alexander Jaworski, Irene Tom, Raymond K. Tong, Holly K. Gildea, Alexander W. Koch, C. Lino Gonzalez, e Marc Tessier-Lavigne
Ciência novembro 20, 2015: 350, 961-965.

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