首页 体育 教育 财经 社会 娱乐 军事 国内 科技 互联网 房产 国际 女人 汽车 游戏

Neuron在小径分岔的视网膜寻找到决议命运的开关

2020-01-21

▎学术经纬/报道

焰火升空,焰火心跳敞开,照亮了黑夜,也照亮观众的眼眸。可以欣赏光在瞬息间的千各样改动,要感谢我们的视网膜。

视网膜上紧凑摆放着近百种不一样的神经细胞,它们连结成凌乱的神经网络,飞速传递信号和整合信号,让大脑实时感知到眼睛所见的盛景。

图片来自:Yi-Rong Peng

在这些视网膜细胞中,有些成对存在的神经元,其间一个在亮光增强时有所反应,另一个在亮光削弱时有所反应,这样的设置对我们感知光的明暗改动至关重要。

如同照镜子一般看起来相同的一对细胞却有着相反的功用,在发育生物学家看来,是一个幽默而难解的谜题。就像有的人在成长时遇到一个“贵人”改动了人生道路,在细胞发育的道路上,什么基因会是抉择细胞命运的要害?

声威学术期刊Neuron近期宣告的一篇论文中,哈佛大学和约翰·霍普金斯大学的科学家们协作,选用新的技术战略,在一类成对存在的视网膜神经细胞中,找到了控制细胞命运之路的开关。

在这项研讨中,第一作者彭懿蓉博士与其伙伴注重的神经细胞,外观也好像敞开的焰火,被神经科学家命名为“星爆无长突细胞”。

同款花型的焰火,升空后可能在不同的高度盛开;而这种SAC细胞也会跟着视网膜的发育,从出生地搬家到细胞层的不同方位。不过,生命的安排要更加有序,细胞的方位、结构和功用环环相扣。一对SAC细胞搬家到相邻的细胞层,参与神经网络,分别照应增强的光照和削弱的光照。可是,除了相对方位的不同,以前的方法几乎无法差异它们。因而自20世纪7年代发现SAC以来,它们一贯被以为是一对同类型细胞。

小鼠视网膜中的ON和OFF型星爆无长突细胞

这支研讨团队的首要担任人之一是出名神经科学家Joshua R. Sanes教授,他在视网膜细胞的研讨上做出了许多打破性作业。就在本年早些时候,这支团队运用一种叫作高通量单细胞RNA测序的技术,初度创建了灵长类动物视网膜细胞的型态分类图谱。学术经纬团队此前也和读者介绍过这项荣登《细胞》封面的作业。

那么,这种新技术还可以为成对细胞的差异供应更多的条理吗?此次研讨给出了美丽的答案。

为了找出ON型SAC和OFF型SAC的分子差异,彭懿蓉博士和伙伴们对不同发育时期的共2000多个SAC细胞进行scRNA-seq分析,并按照基因表达的差异把它们分红两组,而且供认,基因表达谱不同的两类就是相应的ON/OFF类型。

从胚胎期到出生后,SAC在视网膜中的发育改动示意图

怎样从这些差异表达的基因中找到抉择不同命运的要害基因呢?研讨人员揣度,转录因子调控其他基因的表达,可以控制细胞的发育程序,而假如在发育前期某个转录因子只存在于其间一组细胞,那么很可能是引导细胞走向毕竟命运的要害。所以,研讨人员关键寻找符合这种条件的转录因子。

他们找到了第一个政策:Fezf1。在SAC前体细胞结束有丝分裂后的前期SAC细胞中,有一半细胞表达这个转录因子。而到发育后期,表达Fezf1的那一半搬家到相对挨近内缘的方位,成为ON型;相反,缺少Fezf1的那一半细胞,留在相对外缘的方位,成为OFF型。

Fezf1是抉择SAC命运的要害

随后的一组实验供认,Fezf1正是控制SAC成为ON型仍是OFF型的命运开关!当研讨人员把它从ON型细胞中移除,这些细胞变成了OFF型;而把它放入OFF型细胞,那些细胞变成了ON型。“这种改动不单单是ON/OFF方位的改动,而且是ON/OFF基因表达谱的完全反转。”彭博士说。

那么,在转录因子Fezf1调控的各种基因中,是不是真的存在下贱基因专门担任使ON和OFF型细胞搬家到不同的方位?研讨小组回到scRNA-seq的数据,进一步找到了另一个基因Rnd3。而它作为Fezf1控制下贱程序的一部分,控制不同SAC的搬家。

Rnd3作为Fezf的下贱控制SAC

概括这些效果,研讨作者以视网膜的SAC为例,难如登天式地梳理出一套基因程序,提醒了一对相似的细胞怎样走向不同命运的进程。而在我们的体内,还有许多其他类型的神经元,研讨者希望,这种方法相同可以有效地找出抉择其他神经元结构和功用的要害“开关”,为了解生命的美好供应洞见。

题图来历:Pixabay

参考资料

[1] Yi-Rong Peng et al., Binary Fate Choice between Closely Related Interneuronal Types Is Determined by a Fezf1-Dependent Postmitotic Transcriptional Switch. Neuron. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.11.002

本文来自药明康德内容微信团队,欢迎转发到朋友圈,谢绝转载到其他途径。如有开设白名单需求,请在“学术经纬”群众号主页回复“转载”获取转载须知。其他协作需求,请联络wuxi_media@wuxiapptec.com。

癌症打破

智慧之光

抢手前沿

热门文章

随机推荐

推荐文章