Материнская клетка ганглиев - Ganglion mother cell

Тип I нейробласт дает начало GMC и идентичный нейробласт, в отличие от типа II, дочерние клетки которого известны как промежуточные нейральные предшественники (INP). Затем GMC дифференцируется на два нейрона.[1]

Материнские клетки ганглиев (GMC) - клетки, участвующие в нейрогенез у немлекопитающих, которые делятся только один раз, чтобы дать начало двум нейроны, или один нейрон и один глиальная клетка или два глиальные клетки,[2] и присутствуют только в центральной нервной системе. Они также несут ответственность за фактор транскрипции выражение. Хотя каждая материнская клетка ганглия обязательно дает начало двум нейронам, нейробласт может асимметрично разделить многократно.[3] GMC являются потомством нейробластов I типа. Нейробласты асимметрично делятся во время эмбриогенез создать GMC.[4] ГМО присутствуют только у определенных видов и только на эмбриональной и личиночной стадиях жизни. Недавние исследования показали, что между GMC и двумя нейроны. GMC образует две ганглиозные клетки, которые затем развиваются в нейроны или глиальные клетки.[5] Эмбриональный нейрогенез широко изучался в Drosophila melanogaster эмбрионы и личинки.

сигнальный белок Notch экспонируется обеим дочерним клеткам нейробласт (еще один нейробласт и GMC). Поскольку Numb (представленный синей линией) является супрессором Notch и присутствует только в GMC, GMC будет вести себя иначе, чем другая дочерняя клетка, нейробласт.

Митотическое деление нейробластов у дрозофилы

Дочерние клетки нейробласт имеют две совершенно разные нервные судьбы. Это достигается с помощью детерминант нервной судьбы, важных белков, которые асимметрично сегрегируют. Наиболее известные из них - Numb и Prospero. Эти белки равномерно распределены в нейробласт пока не произойдет митоз, и они полностью не разделятся на вновь сформированный GMC [6] Во время митоза Numb и Prospero локализуются в базальной коре головного мозга, от которой отходит GMC.

Сегрегация факторов транскрипции при асимметричном делении I типа нейробласт
  • Онемевший является супрессором сигнального белка Notch. Подавление передачи сигналов Notch позволяет дочерним клеткам по-разному реагировать на один и тот же сигнал, что позволяет им иметь разные нервные судьбы.
  • Просперо отвечает за регуляцию генов в GMC.

Оба эти белка взаимодействуют с адапторными белками, которые облегчают их переход в базальную кору во время митоза. Эти белки - миранда и пон.

  • Миранда локализуется базально во время интерфазы, а затем связывается с Просперо, прикрепляя его к базальной коре. После создания GMC Миранда выпускает Просперо, который равномерно распределяется по новой ячейке, и Миранда деградирует.
  • Пон также известный как «партнер Numb» связывается с Numb и совмещается с ним во время митоза.

Эти четыре белка ингибируют самообновление (клеточный цикл) и способствуют дифференцировке (особенно Просперо), поэтому GMC делятся на свое дифференцированное потомство, а не на большее количество GMC.[3] Прогрессирование клеточного цикла ингибируется Просперо, потому что он активирует циклин-зависимый ингибитор киназы (CKI).[5]

Жизненно важные дифференцирующие белки, которые выделяются в дочерние нейробласт а не GMC - это Bazooka, aPKC, Inscutable и Partner of Inscutable (значки). Белки (за исключением aPKC) образуют тройной комплекс в апикальной коре головного мозга, независимый от белков, которые разделяются по направлению к базальной коре. Белок aPKC способствует самообновлению, стимулируя нейробласт чтобы продолжать делить и проводить свою родословную.[3][6]

Исследования показали, что определенные опухолевые супрессивные белки (Lgl, Dlg или Brat) играют критическую роль в асимметричной сегрегации детерминант нервной судьбы и их локализации в базальной коре.[6] В клональных линиях нейробласты которыми манипулировали так, что у них отсутствовала активность Lgl, Миранда не сегрегировала асимметрично, а была равномерно распределена по коре.

Временная регуляция нейробласт асимметричное деление контролируется белками Hunchback (Hb) и sevenup (svp). После деления svp накапливается в обеих дочерних клетках и снижает уровень гемоглобина. В GMC Просперо подавляет svp, подавляя временный триггер клеточного деления.[7]

Нейробласты II типа

Пример опухоли головного мозга, возникшей в результате возврата ГМК к нейробласт сцена. Скорее всего, вызвано отсутствием белков Numb или Brat у пациентов типа II. нейробласт или, возможно, и отсутствие Просперо у типа I нейробласт

Тип I нейробласты наблюдались и исследовались более тщательно, чем тип II. Основное различие между ними состоит в том, что тип II дает начало другому типу GMC (GMC, усиливающий транзит или TA-GMC, также известный как промежуточные предшественники), и его клоны обычно намного длиннее.[3] TA-GMC демонстрируют фактор транскрипции, отличный от универсального GMC, Deadpan (общие GMC действительно имеют Deadpan, но не за пределами ядра). Тип II нейробласты не содержат обнаруживаемых уровней Просперо. В отличие от GMC, TA-GMC делятся от четырех до восьми раз, каждый раз производя еще один TA-GMC и общий GMC (который производит два нейрона), поэтому тип II нейробласты имеют более крупное потомство, чем тип I. Тип II нейробласты вносят гораздо большую популяцию нейронов в мозг Drosophlia.[1] Недавние исследования показали, что клоны типа II более восприимчивы к образованию опухолей, чем клоны типа I. При экспериментальном отключении белков, таких как Numb или подавляющий опухоль белок Brat, весь мозг личинки приводит к образованию опухоли только внутри клонов типа II.[1] Образование опухоли происходит, когда TA-GMC возвращаются к типу II. нейробласты что приводит к сильному увеличению клеточной пролиферации. Фенотип опухоли можно подавить введением эктопического препарата Просперо. Одно из главных отличий (пожалуй, главное отличие) между типом I и II нейробласты наличие Просперо, что позволяет предположить, что введение Просперо может вызвать тип II нейробласт превратиться в личность типа I.[1] Также возможно, что Просперо просто подавляет пролиферацию типа II. нейробласты не трансформируя их. Тип I нейробласты у которых был отключен ген, кодирующий Просперо, приводит к образованию опухоли.[1]

Эмбриональное нервное развитие у дрозофилы

Во время эмбрионального развития дрозофилы нейробласты отслаиваются от соответствующих положений в эмбрионе и перемещаются внутрь, образуя брюшную монослой клеток, известный как нейрогенная область.[4] Область двусторонне симметрична. Эквивалентные области роста нейронов в других обычных моделях животных не обладают этим симметричным свойством, что делает дрозофилы предпочтительными для нейрогенных исследований. Нейрогенная область состоит из нейробластов, которые делятся и мигрируют на протяжении эмбрионального развития. Эмбрион личинки будет содержать около 30 нейробластов на полусегмент нейрогенной ткани.[2] В определенный момент нейробласт подвергнется асимметричному делению клеток, что приведет к образованию нейробласта и материнской клетки ганглия. Каждый нейробласт можно проследить по клону с помощью таких методов, как экспрессия трансгена зеленого флуоресцентного белка, чтобы исследовать механизмы клеточного разнообразия. А нейробласт линия может производить от 3 до 20 GMC.[2] Были проведены исследования для наблюдения за движением нейробластов и GMC в нейрогенной области во время эмбрионального развития с использованием молекулярные маркеры.[4]

Конкретные представляющие интерес клоны нейробластов

У дрозофилы каждый нервная стволовая клетка были идентифицированы и классифицированы в соответствии с их местонахождением. Много нейробласты, но не все, также идентифицировали их клоны (какие GMC они производят и какие последующие нейроны или глиальные клетки GMC производят). Например, первые пять GMC NB7-1 (нейробласт, расположенный в 7-м ряду и первом столбце коры) последовательно генерируют U1-U5 двигательные нейроны, а затем 30 интернейроны. Известно, что первый GMC NB4-2 произвел двигательный нейрон RP2.[8]

Постэмбриональное нейральное развитие у дрозофилы

представление нейрогенез в развитии зрительной доли. Во время личиночного развития нейроэпителиальные клетки (оранжевые) превращаются в нейробласты. Клетки NE подвергаются симметричной пролиферации с горизонтальной ориентацией веретена, чтобы расширить пул клеток-предшественников и вызвать асимметричное деление. нейробласты (зеленый). Медиана нейробласты делятся асимметрично с вертикальной ориентацией веретена, локализуя белки, то есть Просперо.[9]

ЦНС дрозофилы состоит из двух полушарий головного мозга и вентрального ганглия.[5] Каждое полушарие состоит из латерально расположенной оптической доли (OL) и расположенного медиально общего головного мозга (CB). В конце эмбриональное развитие нейробласты становятся неподвижными, но повторно входят в свои клеточные циклы на более поздних определенных личиночных стадиях.[5] Самые сложные конструкции в насекомое / Мозг дрозофилы, центральный комплекс и грибовидные тела, несут ответственность за ассоциативное обучение и память и формируются во время постэмбрионального развития.[10] Каждый OL образуется из трех нейроэпителиев, называемых LPC (ламинарные клетки-предшественники), OPC (внешний центр пролиферации и IPC (внутренний центр пролиферации). OPC и IPC становятся асимметричными. Большая часть развития OL происходит в конце личинки. сцена.[5] Просперо играет иную роль в постэмбриональном нейрогенез чем это было в эмбриональной фазе. Просперо активируется постэмбрионально с целью продвижения нейроны чтобы выйти из клеточного цикла, после того, как GMCs дифференцируются во время эмбриогенеза, Просперо почти не обнаруживается.[5]

GMC и нейрогенные исследования млекопитающих

Исследования нейрогенных млекопитающих повлияли на дальнейшие исследования. Хотя нет точного эквивалента GMC в нейрогенезе млекопитающих, млекопитающие нервные стволовые клетки продуцируют транзитные амплифицирующие предшественники, которые увеличивают популяцию нейронов (аналогично TA-GMC).[3] Ортолог Просперо у позвоночных (Prox1) присутствует во вновь дифференцирующихся нейроны и подавляет пролиферацию нервных предшественников. Это похоже на эффект Просперо типа II. нейробласты которые проявили опухолевый фенотип. Белок Prox1 в настоящее время изучается как кандидатный ген супрессии опухоли.[1]

Экспрессия фактора транскрипции

Типичным примером фактора транскрипции в нейробластах является Deadpan, который способствует пролиферации нейронов в оптической доле. Ранее описанный фактор транскрипции в GMC - это Prospero или Pros, репрессор транскрипции. Он подавляет экспрессию генов клеточного цикла, ограничивая GMC одним конечным митозом. Плюсы также присутствуют в молодых нейронах, предотвращая митотическое действие.[3] Просперо не присутствует в потомстве GMC и, как полагают, действует как таймер, продвигая перспективу нейроны вне их клеточного цикла.[5]

Подразумеваемое

Изучение нейрогенеза на животных моделях, таких как Drosophila, дает много преимуществ и приводит к лучшему пониманию соответствующих нейрогенных аналогов человека, таких как нервные стволовые клетки. Получив лучшее понимание того, как функционируют GMC и какую роль они играют в нейрогенезе, можно будет лучше понять их аналоги у млекопитающих.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Байрактар, Бун, Драммонд, Доу (2010). Клоны нейробластов Drosophila типа II поддерживают низкие уровни Просперо для генерации больших клонов, которые вносят вклад в центральный комплекс мозга взрослых. Нейронное развитие, 5:26.
  2. ^ а б c Карцавич, Рэйчел и Доу, Крис К. (2005). Клеточная линия нейробластов 7-3 дрозофилы: модельная система для изучения запрограммированной гибели клеток, передачи сигналов Notch / Numb и последовательной спецификации идентичности материнских клеток ганглия. Журнал сравнительной неврологии, 481 (3), 240-251. Карцевич, Рэйчел Э. (2005). Создание разнообразия нейронов в центральной нервной системе Drosophila: взгляд из материнских клеток ганглия. Динамика развития: официальная публикация Американской ассоциации анатомов, 232 (3), 609-616.
  3. ^ а б c d е ж Доу, К. К. и др. (2008). Идентификация клонов нейробластов дрозофилы II типа, содержащих материнские клетки транзитных усиливающихся ганглиев. ЧВК  2804867.
  4. ^ а б c Доу, К. К. (1992). Молекулярные маркеры идентифицированных нейробластов и материнских клеток ганглиев в центральной нервной системе дрозофилы. Развитие, 116 (4), 855-863.
  5. ^ а б c d е ж грамм Колонкес, Хорди, Серон, Джулиан, Райхерт, Генрих и Техедор, Франсиско Дж. (2011). Временная экспрессия Prospero способствует выходу из клеточного цикла постэмбриональных нейронов Drosophila посредством регуляции Dacapo. PLoS ONE, 6 (4), e19342-e19342.
  6. ^ а б c Оширо, Т., Ягами, Т., Чжан, К., и Мацудзаки, Ф. (2000). Роль корковых белков-супрессоров опухолей в асимметричном делении нейробластов дрозофилы. Природа, 408 (6812), 593-596.
  7. ^ Меттлер, Ульрике, Фоглер, Георг и Урбан, Иоахим. (2006). Время идентичности: пространственно-временная регуляция горбунов в линиях нейробластов Drosophila от Seven-up и Prospero. Развитие, 133 (3), 429-437.
  8. ^ Grosskortenhaus, Робинсон, Доу (2006). Pdm и Castor определяют идентичность поздних двигательных нейронов в линии NB7-1. Гены и развитие, 20 (18): 2618–2627.
  9. ^ Нидхи Сайни и Генрих Райхерт, «Нервные стволовые клетки у дрозофилы: молекулярно-генетические механизмы, лежащие в основе нормальной нейрональной пролиферации и аномального образования опухолей головного мозга», Stem Cells International, vol. 2012 г., идентификатор статьи 486169, 10 стр., 2012 г.
  10. ^ Боян, Джордж, Уильямс, Лесли, Легл, Андреа и Герберт, Софиа. (2010). Типы пролиферативных клеток в эмбриональных линиях центрального комплекса кузнечика Schistocerca gregaria. Исследование клеток и тканей, 341 (2), 259-277 ..