新的研究揭示了自噬如何保持神经干细胞取代受

2019-04-13 16:50:41 围观 : 70

  新的研究揭示了自噬如何保持神经干细胞取代受损的大脑,神经细胞

  2013年4月11日

  在你的大脑深处,一大群干细胞准备随时随地变成新的大脑和神经细胞。当他们等待时,他们会保持自己的永久准备状态 - 随着细胞老化或受损,准备成为任何类型的神经细胞。

  现在,密歇根大学医学院的科学家们的新研究揭示了他们这样做的一个关键方式:通过一种内部的“弹簧清洁”。两者都清除细胞内的垃圾,并使它们处于干细胞状态。

  在一篇在线发表在Nature Neuroscience上的论文中,U-M团队表明,一种叫做FIP200的特殊蛋白质可以控制小鼠神经干细胞的这种清洁过程。如果没有FIP200,这些重要的干细胞会受到自身废物的损害 - 而且它们转变为其他类型细胞的能力也会下降。

  这是第一次被称为自噬的细胞自清洁过程被证明对神经干细胞很重要。

  这些发现可能有助于解释为什么衰老的大脑和神经系统更容易患病或永久性损伤,因为自我清洁自噬的速度减慢会妨碍身体部署干细胞以替换受损或患病细胞的能力。如果研究结果从小鼠转移到人类,研究可以为预防或治疗神经系统疾病开辟新的途径。

  在一篇刚刚在线发表在Autophagy杂志上的相关评论文章中,来自世界各地的首席U-M科学家及其同事讨论了越来越多的证据表明自噬对于许多类型的组织干细胞和胚胎干细胞以及癌症干细胞至关重要。

  作者说,随着干细胞治疗的不断发展,了解自噬在保持干细胞健康和成为不同类型细胞的能力中的作用将越来越重要。

  

  “从神经干细胞产生新神经元的过程以及该过程的重要性已被很好地理解,但分子水平的机制尚不清楚,”关于FIP200论文的高级作者,以及自噬和干细胞评论文章的组织作者,关俊林博士说。 “在这里,我们表明自噬对于维持神经干细胞和分化至关重要,并显示其发生的机制。”

  他说,通过自噬,神经干细胞可以调节活性氧的水平 - 有时被称为自由基 - 可以在神经干细胞所在的大脑区域的低氧环境中积聚。异常高水平的ROS可导致神经干细胞开始分化。

  Guan是分子医学与分子医学教授。 U-M内科学系的遗传学部门,以及Cell& S部门的遗传学部门。发育生物学。

  探索的漫长道路

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  这项新发现是在美国国立卫生研究院资助的15年研究之后制定的,它显示了实验室科学投资的重要性 - 以及意外发现在研究中的作用。

  Guan已经研究了FIP200的作用 - 其全称是200 kD的粘着斑激酶家族相互作用蛋白 - 在细胞生物学中已有十多年了。尽管他和他的团队知道这对细胞活动很重要,但他们并没有考虑到特定的疾病联系。他们与日本的同事一起证明了其对自噬的重要性 - 随着科学家们对此进行了解,这一过程对疾病研究的重要性不断提高。

  几年前,Guan的团队偶然发现FIP200在研究完全不同的现象时可能对神经干细胞很重要的线索。在一项研究中,他们使用不含FIP200的小鼠作为比较,当一位观察力强的博士后研究员注意到小鼠经历了神经干细胞所在的大脑区域的快速收缩。

  “这种效果比我们实际打算研究的更有趣,” Guan表示,因为它表明,如果没有FIP200,某些东西会对神经干细胞的家庭造成损害,神经干细胞通常会在受伤或衰老过程中取代神经细胞。

  2010年,他们与其他U-M科学家合作,展示了FIP200对另一种干细胞的重要性,即生成血细胞的干细胞。在这种情况下,删除编码FIP200的基因会导致这种细胞的增殖增加和最终消耗,称为造血干细胞。

  但他们在新论文中报道了神经干细胞,删除FIP200基因导致神经干细胞死亡,ROS水平升高。只有给予小鼠抗氧化剂n-乙酰半胱氨酸,科学家才能抵消这种影响。

  “很明显,自噬在各种类型的干细胞中都很重要,” Guan说,他指的是自噬中的新论文,其中列出了目前对造血,神经,癌症,心脏和间充质(骨和结缔组织)干细胞过程的了解。

  Guan自己的研究现在正在研究神经干细胞自噬缺陷的下游影响 - 例如,神经干细胞与它们的生态位之间的交流是如何受到影响的。该研究小组还研究了自噬在乳腺癌干细胞中的作用,因为有关FIP200缺失对p53肿瘤抑制基因活性的影响的有趣发现,这对乳腺癌和其他类型的癌症很重要。此外,他们将研究与FIP200相关的p53和p62(自噬的另一个关键蛋白质成分)对神经干细胞自我更新和分化的重要性。

  资料来源:密歇根大学卫生系统