美國杜克大學官網1日發布公告稱,該校科學家利用顯微成像技術首次發現,神經干細胞為許多RNA(核糖核酸)分子和其他蛋白分子提供高速通道,幫助這些分子快速移動到大腦外層。他們在可視化這一過程中還發現,一種與脆性X染色體綜合征有關的蛋白質缺失與這些分子移動具有重要關聯。相關研究在線發表于美國《當代生物學》雜志上。
神經干細胞埋藏在大腦深處并向外延伸出多條又細又長的線路,直達大腦最外層,然后在末端形成扭結以阻止神經細胞繼續外延。與神經干細胞主要部分完全不同,這些末梢扭結在大腦內環境能直接決定神經干細胞是生成另一個干細胞,還是發育成神經細胞,從而影響大腦中神經細胞總數。
長期以來,科學家們認為神經干細胞像神經細胞一樣需要長距離運送mRNA(信使核糖核酸)等各種分子,但這次顯微鏡跟蹤成像首次發現,mRNA能自行沿著神經干細胞通道高速移動。“熒光標記過的mRNA有時會停下休息,有時會一直前行,就像它們自己擁有意識。”論文高級作者、杜克大學分子遺傳學與微生物學副教授德布拉·西爾弗說,“新發現令人激動,這些分子運動對神經干細胞后續發育選擇起著關鍵作用。”
研究大腦深處組織能夠用到的工具非常有限,而西爾弗團隊提供了一種可視化的全新技術,還能用熒光標記將干細胞末端與其他部位隔開單獨觀察,可以看到新蛋白在末端的形成過程。
為進一步找到mRNA移動背后潛藏的“意識”,西爾弗團隊選擇了部分已知能影響RNA動力學的分子進行了仔細觀察,發現脆性X染色體綜合征蛋白(FMRP)與115種不同mRNA綁定并攜帶它們前行。這些mRNA中,30%與大腦疾病有關,50%與自閉癥有關。他們正在進一步研究控制末端蛋白形成的機制,以及相關機制對大腦發育的影響。
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