معلومة

7.3: التثبيط الجانبي في نمذجة الجهاز العصبي - علم الأحياء

7.3: التثبيط الجانبي في نمذجة الجهاز العصبي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ليست كل الخلايا في الجهاز العصبي يمكن أن تكون خلايا عصبية. في الواقع ، في أنظمتنا العصبية المركزية ما يقرب من نصف إلى 3/4 الخلايا هي خلايا دبقية3. في ذبابة الفاكهة ، الخلايا العصبية السلفية (الخلايا العصبية) ليست سوى جزء من جميع خلايا الأديم العصبي. تعبر هذه الخلايا العصبية عن عوامل نسخ bHLH المعرضة للجهاز بما في ذلك جينات مجمع Achaete-Scute. مجمع Achaete-Scute (Ac-Sc) عبارة عن مجموعة من 4 جينات bHLH التي تشكل منتجاتها البروتينية ثنائيات متجانسة وغير متجانسة لتنظيم نسخ الجينات العصبية. الخلايا التي تعبر عن Ac-Sc تفصل من ورقة الأديم العصبي وتؤدي في النهاية إلى ظهور الخلايا العصبية4. قبل أن ألخص آلية تورينج الشبيهة بالنمط لمواصفات الأرومة العصبية ، أود أولاً أن أذكر أن تكوين الأرومة العصبية ذبابة الفاكهة يختلف بطريقة مهمة جدًا عن نمط تورينج التقليدي - كل أرمة عصبية تنشأ بمعزل عن الأرومات العصبية الأخرى. لا يكون هذا النمط فوق نسيج كامل ولكنه بدلاً من ذلك محلي للغاية ، حيث يحدث فقط في مجموعة من 6 إلى 7 خلايا مع خلية واحدة فقط تصبح خلية عصبية (الشكل 5)5.

بعد المواصفات العنقودية المعرضة للعنق ، تحدث التذبذبات العشوائية لمكونات مسار إشارات Notch حتى تعبر خلية واحدة بشكل عشوائي عن مستويات أعلى من دلتا ، يجند Notch. هذا ينشط إشارات Notch في الخلايا المجاورة. يؤدي تنشيط مسار إشارات Notch إلى التعبير عن جين Hes Enhancer-of-split ، وهو مثبط لمركب AcSc. عادةً ما يزيد AcSc من تعبير Delta ، ولكن في هذه الخلايا الإيجابية من Notch حيث يكون AcSc خارجًا ، تبدأ مستويات Delta في الانخفاض. في الخلية الموجبة المجاورة لـ Delta ، لا توجد إشارة Notch لإيقاف تشغيل AcSc (بسبب عدم وجود Delta في جميع الخلايا المجاورة) وتظل مستويات Delta مرتفعة. بهذه الطريقة ، تكون خلية واحدة في المجموعة المعرضة للجهاز هي Delta / AcSc إيجابية والخلايا المجاورة تكون من الدرجة الأولى / Hes إيجابية6 (الشكل 3). يقوم هذا النظام بإنشاء خلية دلتا واحدة في حقل عن طريق التثبيط الجانبي. في نموذج تورينج ، ستكون دلتا هي المنشط المحلي وستكون Notch هي القامع. تقوم Delta بتنشيط تعبيرها الخاص عن طريق عدم إيقاف تشغيل AcSc وتنشيط Notch في الخلايا المجاورة. على عكس نموذج Turing ، لا يحتاج Notch و Delta إلى الانتشار حتى يعمل هذا ، وبدلاً من ذلك يتم نشر الإشارة نفسها عن طريق إشارات الخلية الخلوية.

تعد كل من المورفوجينات المتدرجة ، ونشر التفاعل ، والتثبيط الجانبي طرقًا لتوليد أنماط تتكرر (مثل البقع والخطوط) أو تستقطب الأنسجة. إذا كنت قد ذهبت إلى الشاطئ في أي وقت مضى أو درست دورة في الفيزياء ، فأنت تعلم أن هناك طريقة أخرى لإنشاء نمط متكرر وهي باستخدام مذبذب ينتج دالة موجية. إذا لم تكن قد تعلمت الفيزياء (أو كنت صدئًا) ، فإن أسهل طريقة للتفكير في الموجات والمذبذبات هي أن تتخيل أنك تمسك بحبل مربوط بقطب. أثناء قيامك بتحريك ذراعك لأعلى ولأسفل ، فإنك تقوم بدور المذبذب ، حيث تنتقل من الموضع العالي إلى الموضع المنخفض. يحدد نطاق حركة ذراعك ارتفاع الموجة. يمكنك جعل الموجات تتحرك بشكل أسرع (بتردد أعلى) عن طريق تحريك ذراعك بسرعة أكبر. تحدد سرعة المذبذب السرعة التي تتحرك بها الأمواج. إذا تحركت ذراعك ببطء شديد ، فإن الموجة تتفكك بسرعة ولا تصل إلى الحائط أبدًا.

تحدث الموجات والمذبذبات أيضًا في الأنظمة البيولوجية. واحد من هؤلاء هو مذبذب التجزئة في الفقاريات. في هذه الحالة ، يعمل التعبير الجيني لجينات مسار Notch كمذبذب. تم اقتراح نموذج "ساعة وجبهة الموجة" لوصف الزخرفة القطاعية في الفقاريات. يحدث انقسام الأديم المتوسط ​​المحيط بالحبل الظهري (الجسيدات) بشكل أمامي إلى خلفي ، مع تبرعم الجسيدات من المنطقة الخلفية من الأديم المتوسط ​​غير المقسم. عندما تتبرعم الجسيدات الجديدة ، يتم دفع الجسيدات القديمة إلى الأمام ، بحيث تبرعم الجسيدات الأمامية الأمامية أولاً. "ساعة التجزئة" هي مذبذب في الأديم المتوسط ​​قبل الجسدي في الجزء الخلفي من الحيوان. تنتقل "موجة" من التعبير الجيني من فئة hes عبر الأديم المتوسط ​​المسبق (PSM). عندما يصل إلى أقصى نقطة من الأديم المتوسط ​​المسبق ، فإنه يوقف ويخرج براعم الأنسجة من PSM. العلامة التي تخبر الأنسجة عندما تكون بعيدة بدرجة كافية عن الأمام هي تدرجات معاكسة لحمض الريتينويك (RA) في الأمامي و FGFs في الخلف. عندما تصل موجة تعبير hes إلى مستويات منخفضة / معتدلة من كل جزيء متدرج ، فإن هذا يشير إلى أن الأنسجة تخضع لتكوين الجسيدة (تبرعم الجسيدات)7.

في الفيديو أعلاه ، يظهر التعبير الجيني لـ Hes في PSM باللون الأزرق وفي الجسيدات يكون باللون الأحمر. لذا فإن السؤال الذي قد تطرحه الآن هو "كيف يعمل Hes كمذبذب ولكنه يتحرك أيضًا في موجة؟" الموجة التي تراها في الفيديو أعلاه هي موجة من التعبير الجيني. الخلايا نفسها تتحرك قليلا جدا. تخيل استادًا مليئًا بالناس الذين يقومون بـ "الموجة". إذا استغرقت الموجة دقيقة واحدة للالتفاف حول الاستاد ، فيمكن الترويج لها من قبل جمهور منسق إذا قام كل شخص برفع أيديهم لمدة ثانية واحدة كل دقيقة.

الناس أنفسهم لا يركضون حول الاستاد ، بل هم "يتأرجحون" بين الذراعين للأعلى والأذرع. وبالمثل ، في PSM ، تتأرجح كل خلية بين Hes on و Hes off. تمامًا مثل موجة الاستاد ، تختبر الخلايا بيئتها المحلية للتنسيق مع الخلايا القريبة. عندما تصل الموجة إلى مستويات منخفضة من FGF ومستويات أعلى من RA ، فإنها تتوقف ، تمامًا مثل موجة تضرب الحائط ، وتتبرعم الخلايا ذات أنماط التعبير المطابقة من PSM كجسدة (الشكل 6).

كيف يعمل Hes كمذبذب وكيف تنسق الخلايا مع بعضها البعض؟ لا نعرف الإجابة على هذا بنسبة 100 ٪ ، ولكن هناك الكثير من الأدلة على أن Hes هو مذبذب جوهري في الخلية وأن مسار Notch (يتحكم في تعبير Hes) يساعد على تنسيق الخلايا المجاورة. جينات Hes هي عوامل نسخ وبعض جينات Hes تمنع تعبيرها. عندما تكون مستويات البروتين في Hes عالية بما يكفي ، تنخفض مستويات النسخ. تتمتع Hes mRNAs والبروتينات أيضًا بنصف عمر قصير ، لذلك عندما تنخفض مستويات النسخ ، فإنها لا تبقى منخفضة لفترة طويلة. عندما تتحلل mRNA والبروتينات ، يتم تحرير قمع تعبير Hes ويتم إجراء mRNA مرة أخرى. بالطبع ، هذا يرفع مستوى بروتين Hes ، الذي يقمع تعبير Hes. بهذه الطريقة ، يعمل تعبير Hes كمذبذب ، طالما أنه يحافظ على الأقل على مستوى منخفض من التعبير ويتحلل بسرعة. في الفئران ، يحدث تحلل البروتين في غضون 20 دقيقة. تعمل المسوخات المستقرة التي تستمر لمدة 30 دقيقة على تثبيط السلوك التذبذب ، تمامًا مثل رفع وخفض ذراعك ببطء شديد عند عمل موجات حبل7. التذبذب هو خاصية جوهرية للخلايا ، ويمكن أن يحدث في مزرعة الخلايا بعد علاج المصل ، ولكن هذا التذبذب غير منسق بين الخلايا - بعد بضع دورات حيث تظهر جميع الخلايا نفس دورية التذبذب ، فإنها تبدأ في فقدان التنسيق والتأرجح على خلاياها. الطول الموجي الخاص8,9.

كما ترون في الفيديو أعلاه ، تميل الخلايا الموجودة في الأديم المتوسط ​​المسبق إلى أن يكون لها نفس حالة تذبذب Hes مثل جيرانها. من المحتمل أن يتم تنسيق هذا من خلال مسار إشارات Notch. كما رأينا بالفعل ، فإن مسار Notch هو مسار إشارات juxtacrine حيث تتواصل الخلايا المجاورة لبعضها البعض من خلال مستقبلات غشاء الخلية. بمجرد تنشيطه ، يخضع Notch للانقسام داخل الغشاء وينتقل النصف السيتوبلازمي إلى النواة حيث يطلق قمعًا لعوامل النسخ من فئة Su (H) لتنشيط التعبير الجيني عن المؤثرات مثل جينات Hes (مشعر / محسن للجينات المنقسمة تسمى أيضًا جيناتها). من خلال إرسال إشارات لبعضها البعض ، قد تمارس خلايا PSM ردود فعل إيجابية على جيرانها بحيث تحفز الخلايا الإيجابية من Notch إشارات Notch في خلايا الباب المجاور10.


شاهد الفيديو: الجهاز العصبي المركزي (سبتمبر 2022).


تعليقات:

  1. Tormaigh

    هذا رأي مضحك

  2. Haywood

    أنا لا أعرف ماذا أقول

  3. Dulkis

    أعتقد أنك مخطئ. أنا متأكد. دعونا نناقش هذا. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM.

  4. Howard

    إنه لأمر مؤسف ، الآن لا أستطيع التعبير - إنه مشغول للغاية. سأطلق سراحي - سأعرب بالضرورة عن الرأي في هذا السؤال.



اكتب رسالة