Новое исследование дает интригующее представление о процессах, которые устанавливают связи между нервными клетками в головном мозге. Эти связи или синапсы позволяют нервным клеткам передавать и обрабатывать информацию, участвующую в мышлении и движении тела.
Отправляя онлайн-сообщения в Neuron, исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи идентифицировал группу белков, которые программируют общий тип нервной клетки мозга на соединение с другим типом нервной клетки в головном мозге.
Это открытие является важным шагом вперед в усилиях по изучению того, как устроен развивающийся мозг, области исследований, необходимой для понимания причин умственной отсталости и аутизма.
"Теперь мы смотрим, как потеря этой проводки влияет на работу мозга у мышей," сказал старший автор Азад Бонни, доктор медицины, доктор философии, профессор нейробиологии Эдисона и заведующий кафедрой анатомии и нейробиологии Медицинской школы.
Бонни и его коллеги изучают синапсы в мозжечке, области мозга, которая находится в задней части головы. Мозжечок играет центральную роль в контроле координации движений и необходим для того, что исследователи называют процедурным моторным обучением, которое позволяет двигать мышцами на бессознательном уровне, например, когда мы едем на велосипеде или играем на пианино.
"Мозжечок также регулирует психические функции," Бонни сказал. "Таким образом, нарушение проводки нервных клеток в мозжечке может способствовать двигательным расстройствам, а также когнитивным проблемам, включая расстройства аутистического спектра."
Его новые результаты показывают, что комплекс белков, известный как NuRD (ремоделирование нуклеосом и деацетилаза), играет довольно важную контролирующую роль в некоторых аспектах строительства мозжечка. Когда исследователи заблокировали комплекс NuRD, клетки мозжечка, называемые гранулярными клетками, не смогли образовать связи с другими нервными клетками, нейронами Пуркинье. Эти цепи важны для контроля мозжечком координации движений и обучения.
Бонни и его коллеги показали, что NuRD оказывает влияние на эпигенетическом уровне, что означает, что он контролирует факторы, помимо ДНК, которые влияют на активность генов. Например, NuRD влияет на конфигурации молекул, которые хранят ДНК и которые могут открывать и закрывать спирали ДНК, как аккордеон, делая гены менее или более доступными. Изменение доступности генов меняет уровень их активности. Например, клетки не могут часто производить белки из генов в плотно упакованной спирали ДНК.
NuRD также изменяет теги на белках, которые хранят ДНК, уменьшая вероятность того, что ген будет использован. Среди генов, деактивированных NuRD, есть два, которые контролируют активность других генов, участвующих в проводке мозжечка.
"Это говорит нам о том, что комплекс NuRD очень влиятелен – он не только напрямую влияет на активность генов, но также контролирует другие регуляторы множества генов," Бонни сказал.