Undersøgelse afslører nye regler for slægtsprogression

Undersøgelse afslører nye regler for slægtsprogression

Hypothalamus, en af ​​de mest komplekse hjerneregioner i pattedyrets nervesystem, indeholder en fantastisk heterogenitet af neuroner, der regulerer endokrine, autonome og adfærdsmæssige funktioner. Det regulerer ikke kun fødeindtagelse, vandindtag, kropstemperatur, døgnrytme og søvn for at opretholde individuelle organismers overlevelse, men kontrollerer også begyndelsen af ​​puberteten og reproduktiv adfærd for at opretholde avlspopulationen.

"Hvad udløser puberteten" er et af de 125 store spørgsmål, der stilles i 125-års jubilæumsudgaven af ​​magasinet Science. Forskere ledet af prof. WU Qingfeng fra Institut for Genetik og Udviklingsbiologi ved Det Kinesiske Videnskabsakademi har fundet ud af, at udviklingsprogrammeringen af ​​pubertetens begyndelse afhænger af TBX3. De har også afsløret nye regler for afstamningsprogression, der fungerer gennem neuronal differentiering under hypothalamus udvikling.

Resultaterne blev offentliggjort den 16. november i Science Advances.

I denne undersøgelse fandt Prof. WU's gruppe, at TBX3 definerer et progenitor-domæne i den udviklende hypothalamus og tjener som en skæbnedeterminant til sekventielt at kontrollere etableringen og opretholdelsen af ​​neuronal skæbne.

Det neuroendokrine system består af en heterogen samling af neuropeptiderge neuroner i hjernen, blandt hvilke hypothalamus KNDy-neuroner repræsenterer en uundværlig celleundertype, der styrer pubertetens begyndelse. Selvom hypothalamus neurale stamceller og neurale progenitorer langs slægtshierarkiet er blevet foreslået at anvende en kaskade diversificeringsstrategi til at generere ekstrem neuronal diversitet, har den cellulære logik for at specificere en undertype af neuroendokrine neuroner været uklar.

Tidligere genetiske undersøgelser tyder på, at genetiske mutationer i TBX3 forårsager ulnar mammary syndrome (UMS), som er karakteriseret ved forkortede forlemmer, defekt mælkekirteludvikling og genitale abnormiteter. Det er bemærkelsesværdigt, at de fleste UMS-patienter har forsinket indtræden af ​​puberteten.

Genetik og genomik e-bog

Samling af de bedste interviews, artikler og nyheder fra det sidste år. Download en gratis kopi

Ifølge forskerne forsinker genetisk ablation af Tbx3 på organismeniveau betydeligt begyndelsen af ​​puberteten hos dyr og forstyrrer hunmusens brunstcyklus. På celleniveau spiller TBX3 en vigtig rolle i at etablere og opretholde skæbnen for KNDy-neuroner i hypothalamus. Endvidere regulerer TBX3 på molekylært niveau gentranskription via faseseparation, hvorved neuropeptidekspression induceres i hypothalamus-neuroner.

Det er vigtigt, at adskillige TBX3-mutanter identificeret i UMS-patienter undlader at danne faseseparerede kondensater og effektivt regulere neuropeptidekspression, hvilket repræsenterer en patologisk mekanisme, der ligger til grund for forsinket pubertet hos UMS-patienter.

Derudover ønskede prof. WU at besvare, hvordan neuronal afstamning skrider frem under hypothalamus udvikling under fysiologiske og patologiske forhold. Han og hans kolleger brugte en hidtil uset celletype-målretningsstrategi ved at sammenligne enkeltcelledatasæt fra linjesporing og genetisk manipulerede mus og afslørede to lineage-uafhængige regler - intra-lineage retention (ILR) og inter-lineage interaction (ILI). regulere afstamningsprogression under patologiske forhold.

Samlet set afdækker denne undersøgelse de cellulære og molekylære mekanismer, der ligger til grund for, hvordan TBX3-mutationer forstyrrer begyndelsen af ​​puberteten hos UMS-patienter og afslører reglerne for ILR og ILI under celleskæbnespecifikation.

Kilde:

kinesiske videnskabsakademi

Reference:

Shi, X., et al. (2022) Hierarkisk udrulning af Tbx3 dikterer identiteten af ​​hypothalamus KNDy neuroner for at kontrollere pubertetstart. Videnskabelige fremskridt. doi.org/10.1126/sciadv.abq2987.

.