Hochkonservierten Dual- Mechanismus reguliert Beide Gehirnentwicklung und -funktion

Forscher an der University of California, San Diego School of Medicine haben neue Details eines ungewöhnlichen biologischen Mechanismus im Gehirn von verschiedenen Arten , die nicht nur hilft bei der Regulierung , wie ihr Gehirn zu entwickeln aufgedeckt , sondern auch, wie sie später im Leben funktionieren . Die Entdeckung könnte zu neuen Biomarkern für bestimmte neurologische Erkrankungen beim Menschen führen und möglicherweise die Entwicklung von Medikamenten , um sie zu heilen.

Die Forschung, die von Miles F. Wilkinson, PhD, Professor für Reproduktionsmedizin und Mitglied der UCSD Institute for Genomic Medicine und Kollegen , in der 20. Mai Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht Molecular Cell .

Messenger -Ribonukleinsäure (mRNA ) ist eines aus einer Familie von Molekülen, die Transkription der genetischen Information ( DNA) in der Konstruktion von Proteinen wesentlich für das Leben helfen. Nonsense-vermittelten mRNA-Zerfall oder NMD ist eine Art Qualitätskontrolle Mechanismus, durch Zellen verwendet werden, um fehlerhaften mRNAs , die vorzeitig zu beenden , diese Übersetzungen zu beseitigen. Es ist wichtig für die normale Entwicklung des Gehirns und des Nervensystems. Wenn NMD nicht richtig funktioniert , kann das Ergebnis in den Menschen eine Reihe von neurologischen Erkrankungen von geistiger Retardierung , die Aufmerksamkeit - Defizit-Störung ist, Schizophrenie und Autismus .

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler herausgefunden, dass NMD regelt auch normale Transkriptionen in neuronalen Zellen , die auf ihn eine funktionelle , laufende Bedeutung . " Mit einem Doppelrolle ist ungewöhnlich. Ich kann nicht wirklich von einer bekannten , analogen System denken", sagte Wilkinson . " Wir haben keine Beweise dafür, dass diese Rollen sind komplementär. Vielmehr denken wir, es ist ein Fall, wo die Natur kooptiert einem System auf noch etwas anderes zu tun . Ob Qualitätskontrolle oder Regulation der Genexpression kam zuerst kann man nur vermuten . "

Angesichts der übergeordneten Notwendigkeit NMD ( der Mechanismus in allen eukaryotischen Lebewesen gefunden , von der Hefe bis zum Menschen) und ihre Rolle in der gesunden Entwicklung und Funktion neuronaler Systeme , Wilkinson und seine Kollegen versucht, festzustellen, ob NMD selbst wurde geregelt. Sie entdeckten, dass ein neuronales Schaltung mit einer microRNA namens miR- 128 unterdrückt NMD Aktivität während der embryonalen Entwicklung des Gehirns in einfachen Organismen wie Frösche , Hühner und Säugetiere. MicroRNAs sind Moleküle, die mRNAs regulieren post- Übersetzung , in der Regel der Unterdrückung oder Ausschalten Gene.

Wilkinson sagte der Forschung verändert , was über das neue Proteine ​​zu bestimmten Entwicklungsstadien des Lebens bekannt gemacht :

" Die klassische Paradigma ist , dass die Entwicklung auf der Ebene der Transkription bestimmt. Es gibt ein Burst der Transkription von bestimmten Genen, die an bestimmten Punkten der Entwicklung, was die Produktion von mRNAs von diesen Genen kodiert werden , und dann die Proteine ​​selbst . Unsere Daten zeigen für Post- Transkriptionskontrolle das Konzept ist nicht neu, aber die Entdeckung von zwei "negative" posttranskriptionale Wege - . sowohl NMD und miRNAs hemmt die Genexpression - . konvergierenden neuronale Entwicklung und Funktion zu regulieren, ist "

Wie zwei Negative gleich positive Regulierung? Wilkinson wobei miR -128 scheint dramatisch sein während der neuralen Entwicklung , die NMD reprimiert und somit hochreguliert " die Bremse löst , die NMD gilt seiner Zieltranskripten . Das Ergebnis ist, dass codierte Proteine ​​in hohen Mengen hergestellt werden. "

In der Zukunft , sagte Wilkinson miR- 128 Ebenen könnte nutzbar Biomarker für bestimmte neurologische Erkrankungen sein . Und durch die Entwicklung von Medikamenten, die miR- 128 -Funktion modulieren , sagte Wilkinson diese " neurologischen Erkrankungen möglicherweise geheilt werden könnte . Das gleiche therapeutische Potenzial auch für NMD selbst gesagt werden. Eine Untergruppe von Patienten mit neurologischen Erkrankungen kann Hyper- oder Hypo- NMD haben . Dies könnte durch Manipulation mit miR- 128 Stufen oder indem sie auf andere Faktoren wichtig für NMD behandelt werden. "

Hinweise:

Die Forscher untersuchen nun die Möglichkeit der Entwicklung microRNA -Therapeutika.

Die Finanzierung für diese Forschung kam zum Teil von den National Institutes of Health .

Co - Autoren des Papiers sind Ivone G. Bruno und Anjana Bhardwaj , University of Texas MD Anderson Cancer Center ; Rachid Karam , Lulu Huang und Hye -Won Song UCSD Abteilung für Reproduktionsmedizin und früher am Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Texas MD Anderson Cancer Center ; Chih H. Lou und Eleen Y. Shum , UCSD Department of Reproductive Medicine ; Mark A. Corbett, Genetik und Molekularpathologie , SA Pathologie, Adelaide, Australien ; Wesley D. Gifford und Samuel L. Pfaff, Howard Hughes Medical Institute , Gene Expression Laboratory, Salk Institut für biologische Studien ; und Jozef Gécz , Genetik und Molekularpathologie , SA Pathologie und Abteilung für Pädiatrie , Universität Adelaide, Australien .

Quelle:
Scott LaFee
Universität von Kalifornien - San Diego