شناسایی دینامیک پلیمریزاسیون اکتین و توبولین در iPSCها و نورون های مشتق از iPSCها
تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 17 بهمن 1396
| امتیاز:
تکوین سیستم عصبی نیازمند فرایندهای بواسطه اسکلت سلولی است که خودنوزایی، مهاجرت و تمایز نورون ها را هماهنگ می کند. زیاد جالب نیست اگر بگوییم که بسیاری از مشکلات تکوینی عصبی و اختلالات مخرب عصبی به دلیل نقص در ژن های مرتبط با اسکلت سلولی است. به همین دلیل، ما روی دینامیک اسکلت سلولی در iPSCهای در حال تکثیر و نورون های مشتق از iPSC فوکوس کردیم تا مبانی سازماندهی اسکلت سلولی را با نگاه کردن به مطالعات پلیمریزاسیون مجدد اکتین و توبولین با استفاده از پروب های نفوذ کننده به سلول SiR-A و SiR-Tubulin بهتر مشخص سازیم. طی نورون زایی، هر نورون یک آکسون را در محیط پیچیده و در حال تغییر گستراند تا به هدف نهایی اش برسد. رفتار دینامیک رشد مخروط و ظرفیت آن برای پاسخ به اطلاعات فضایی متعدد، به آن اجازه می دهد که هدف صحیحش را بیابد. ما تصمیم گرفتیم که پارامترهای متنوع فیلامنت های اکتین و میکروتوبول ها را شناسایی کنیم. نتایج ما نشان می دهد که یک سازماندهی مجدد سریع در اسکلت سلولی و 45 دقیقه بعد از تیمار با عوامل دپلیمریزه کننده در iPSCها و 60 دقیقه بعد در نورون های مشتق از iPSCها در فیلامنت های اکتین و میکروتوبول ها اتفاق می افتد. داده های کمی ثابت کرد که فیلامنت های اکتین نقش اولیه ای در سازماندهی مجدد اسکلت سلولی بلافاصله بعد از دپلیمریزاسیون دارند، در حالی که میکروتوبول ها عملکرد اصلی را بعد از تثبیت اسکلت سلولی به عهده دارند. در مجموع، ما احتمال این که دپلیمریزاسیون فیلامنت های اکتین ممکن است روی سازماندهی میکروتوبول ها اثر داشته باشد و این که دپلیمریزاسیون میکروتوبول ها ممکن است ثبات فیلامنت های اکتین را تحت تاثیر قرار دهد بررسی کردیم. نتایج ما نشان می دهد که یک اثر متقابل فیلامنت های اکتین روی میکروتوبول ها و برعکس، در iPSCها و نورون های مشتق از iPSCها اتفاق می افتد.
Oncotarget. 2017 Nov 15;8(67):111096-111109. doi: 10.18632/oncotarget.22571. eCollection 2017 Dec 19.
Identifying the dynamics of actin and tubulin polymerization in iPSCs and in iPSC-derived neurons.
Magliocca V1, Petrini S2, Franchin T3, Borghi R1,4, Niceforo A1,4, Abbaszadeh Z2, Bertini E1, Compagnucci C1.
Abstract
The development of the nervous system requires cytoskeleton-mediated processes coordinating self-renewal, migration, and differentiation of neurons. It is not surprising that many neurodevelopmental problems and neurodegenerative disorders are caused by deficiencies in cytoskeleton-related genes. For this reason, we focus on the cytoskeletal dynamics in proliferating iPSCs and in iPSC-derived neurons to better characterize the underpinnings of cytoskeletal organization looking at actin and tubulin repolymerization studies using the cell permeable probes SiR-Actin and SiR-Tubulin. During neurogenesis, each neuron extends an axon in a complex and changing environment to reach its final target. The dynamic behavior of the growth cone and its capacity to respond to multiple spatial information allows it to find its correct target. We decided to characterize various parameters of the actin filaments and microtubules. Our results suggest that a rapid re-organization of the cytoskeleton occurs 45 minutes after treatments with de-polymerizing agents in iPSCs and 60 minutes in iPSC-derived neurons in both actin filaments and microtubules. The quantitative data confirm that the actin filaments have a primary role in the re-organization of the cytoskeleton soon after de-polymerization, while microtubules have a major function following cytoskeletal stabilization. In conclusion, we investigate the possibility that de-polymerization of the actin filaments may have an impact on microtubules organization and that de-polymerization of the microtubules may affect the stability of the actin filaments. Our results suggest that a reciprocal influence of the actin filaments occurs over the microtubules and vice versa in both in iPSCs and iPSC-derived neurons.
PMID: 29340040