به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تعادل ظریف بین سکون و تکثیر سلول‌های بنیادی عصبی (NSC) برای نوروژنز و هموستاز بزرگسالان مهم است. تغییرات پس از ترجمه وابسته به اصلاح کننده کوچک مرتبط با یوبیکوئیتین (SUMO) باعث تغییرات سریع و برگشت پذیر در عملکرد پروتئین می‌شود. با این حال، نقش مسیر SUMO در طول فعال سازی مجدد NSC و رشد مغز مشخص نشده است. این تحقیق پتانسیل هیجان انگیزی را برای پیشرفت درک و درمان بیماری‌های عصبی رایج مانند آلزایمر و بیماری پارکینسون ارائه می‌دهد. در همین راستا یک تیم بین المللی از دانشمندان علوم اعصاب، به رهبری دانشکده پزشکی Duke-NUS، مکانیسمی را کشف کرده اند که فعال شدن مجدد سلول‌های بنیادی عصبی را که برای ترمیم و بازسازی سلول‌های مغز ضروری هستند، کنترل می‌کند. این تحقیق که در Nature Communications منتشر شده است، پتانسیل هیجان انگیزی را برای پیشرفت درک و درمان بیماری‌های عصبی رایج مانند آلزایمر و بیماری پارکینسون ارائه می‌دهد.

سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs)

سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) برای رشد و بازسازی سیستم عصبی مهم هستند. در حالی که اکثر NSCها در مغز یک پستاندار بالغ در حالت ساکن هستند، سیگنال‌های بیرونی می‌توانند تکثیر آنها را در فرآیندی به نام فعال سازی مجدد القا کنند. انواع ارتولوگ‌های انسانی از چندین ژن که فعال سازی مجدد NSC را در مگس سرکه تنظیم می‌کنند، مانند IGF1-R، با اختلالات رشد عصبی مرتبط هستند. سلول‌های بنیادی عصبی مگس سرکه، همچنین به عنوان نوروبلاست‌ها شناخته می‌شوند، به عنوان یک سیستم مدل قدرتمند برای مطالعه مکانیسم‌های زیربنایی فعال شدن مجدد NSC ظهور کرده اند. NSCهای مگس سرکه در مغز مرکزی (CB) و طناب عصبی شکمی قفسه سینه (VNC) در پایان جنین زایی وارد حالت سکون می‌شوند و متعاقباً در پاسخ به اسیدهای آمینه رژیم از سکون خارج می‌شوند (فعال می‌شوند).

نحوه فعالیت سلول‌های بنیادی عصبی

سلول‌های بنیادی عصبی منبع سلول‌های عملکردی اولیه مغز هستند. پس از رشد اولیه مغز، سلول‌های بنیادی عصبی به طور معمول وارد حالت خاموش می‌شوند و انرژی و منابع را حفظ می‌کنند. آنها فقط زمانی که مغز به آنها نیاز داشته باشد، مانند پس از آسیب یا تمرین بدنی، دوباره بیدار می‌شوند. با این حال، با افزایش سن، سلول‌های بنیادی عصبی کمتری می‌توانند از حالت خفته خود خارج شوند که منجر به شرایط عصبی مختلف می‌شود. درک اینکه چگونه این فعال سازی مجدد تنظیم می‌شود برای ایجاد درمان برای شرایط مختلف عصبی ضروری است. در این مطالعه، این تیم کشف کرد که گروه خاصی از پروتئین‌ها از طریق فرآیندی به نام SUMOylation، نقش اساسی در "بیدار کردن" سلول‌های بنیادی عصبی خفته ایفا می‌کنند.

فرایند  SUMOylation

در SUMOylation، یک پروتئین کوچک به نام SUMO (اصلاح کننده کوچک شبه یوبیکوئیتین) پروتئین‌های داخل سلول را هدف قرار می‌دهد تا بر فعالیت و/یا عملکرد آنها تأثیر بگذارد. محققان دریافتند این پروتئین‌های دارای برچسب SUMO باعث فعال شدن مجدد سلول‌های بنیادی عصبی می‌شوند و به آنها اجازه می‌دهند در رشد و ترمیم مغز کمک کنند. برعکس، بدون وجود پروتئین SUMO، مگس‌های میوه یک فنوتیپ شبیه میکروسفالی تولید کردند. این اولین مطالعه ای است که به نقش دقیق خانواده پروتئین SUMO در فعال سازی مجدد سلول‌های بنیادی عصبی اشاره می‌کند.

 ارتباط میان پروتئین SUMO  و فعالیت سلول‌های بنیادی عصبی

دکتر گائو یانگ، پژوهشگر برنامه عصب شناسی و اختلالات رفتاری Duke-NUS و نویسنده اول این مطالعه، خاطرنشان کرد: ما برای اولین بار نشان دادیم که خانواده پروتئین SUMO نقش مهمی در فعال سازی مجدد سلول‌های بنیادی عصبی و رشد کلی مغز ایفا می‌کند. با جلوتر رفتن، همچنین نشان دادیم که وقتی این پروتئین‌ها وجود نداشته باشند، رشد طبیعی نورون‌ها در مگس میوه‌ها مختل می‌شود. مگس‌های در حال رشد دارای مغزهای کم اندازه مشخصه میکروسفالی هستند. با بررسی عمیق‌تر اثرات SUMOylation، محققان به این نتیجه رسیدند که این ماده پروتئین کلیدی را در مسیر معروف دیگری به نام Hippo تنظیم می‌کند. در حالی که مسیر WNT  دارای نقش مهمی در فرآیندهای سلولی مانند تکثیر سلولی، مرگ سلولی و اندازه اندام دارد، ولی هنوز تعداد کمی از تنظیم کننده‌های این مسیر در مغز شناخته شده اند.

اهمیت یافته‌‌های کسب شده

هنگامی که این مسیر توسط SUMO اصلاح می‌شود، این اجازه می‌دهد تا سلول‌های بنیادی عصبی رشد و تقسیم شوند و نورون‌های جدیدی را تشکیل دهند که به عملکرد مغز کمک می‌کنند. پروفسور وانگ هونگیان، مدیر برنامه‌های برنامه تحقیقاتی علوم اعصاب و اختلالات رفتاری و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: با توجه به اینکه پروتئین‌های SUMO و مسیر Wnt  به شدت در انسان حفظ می‌شوند، یافته‌های ما فقط مربوط به مگس‌های میوه نیست. آنها همچنین برای درک زیست‌شناسی انسان مهم هستند. اختلالات در فرآیند SUMOylation و مسیر Wnt با بیماری‌های مختلف انسان‌ها، از جمله سرطان و بیماری‌های عصبی، مانند آلزایمر و بیماری پارکینسون در ارتباط است. بینش‌های جدید ما در مورد نقش SUMOylation در مغز، فرصت‌های هیجان‌انگیزی را برای مداخلات باز می‌کند که می‌تواند منجر به درمان‌های هدفمند شود که از قدرت بازسازی بدن استفاده می‌کنند. پروفسور وانگ و تیمش قبلاً نشان داده بودند که سلول‌های بنیادی عصبی مگس میوه مدلی عالی برای کشف رمز و راز خواب، فعال‌سازی مجدد و بازسازی عصبی هستند. پروفسور پاتریک تان، معاون ارشد تحقیقات در Duke-NUS، اظهار داشت: این کشف درک ما را از نحوه عملکرد و کنترل سلول‌ها ارتقا می‌دهد و به توسعه درمان‌های بازسازی‌کننده جدید برای بیماری‌های عصبی کمک می‌کند. در عین حال، فرصت‌های جدیدی را برای توسعه درمان‌های بیماری‌های عصبی مانند میکروسفالی باز می‌کند. با ادامه تحقیقات، ما  برای یافتن راه‌های موثر برای کمک به افراد مبتلا به این اختلالات و بهبود کیفیت زندگی آنها حرکت می‌کنیم.

پایان مطلب/.