Studie avslører nye regler for avstamningsprogresjon

Studie avslører nye regler for avstamningsprogresjon

Hypothalamus, en av de mest komplekse hjerneregionene i pattedyrets nervesystem, inneholder en utrolig heterogenitet av nevroner som regulerer endokrine, autonome og atferdsmessige funksjoner. Den regulerer ikke bare matinntak, vanninntak, kroppstemperatur, døgnrytme og søvn for å opprettholde overlevelsen til individuelle organismer, men kontrollerer også begynnelsen av puberteten og reproduktiv atferd for å opprettholde avlspopulasjonen.

"Hva utløser puberteten" er et av de 125 store spørsmålene som stilles i 125-årsjubileumsutgaven av magasinet Science. Forskere ledet av prof. WU Qingfeng fra Institutt for genetikk og utviklingsbiologi ved det kinesiske vitenskapsakademiet har funnet ut at utviklingsprogrammeringen av pubertetens begynnelse avhenger av TBX3. De har også avdekket nye regler for avstamningsprogresjon som fungerer gjennom nevronal differensiering under hypotalamisk utvikling.

Resultatene ble publisert 16. november i Science Advances.

I denne studien fant Prof. WUs gruppe at TBX3 definerer et progenitor-domene i den utviklende hypothalamus og fungerer som en skjebnedeterminant for sekvensiell kontroll av etablering og vedlikehold av nevronal skjebne.

Det nevroendokrine systemet består av en heterogen samling av nevropeptiderge nevroner i hjernen, blant hvilke hypotalamiske KNDy-neuroner representerer en uunnværlig cellesubtype som kontrollerer begynnelsen av puberteten. Selv om hypothalamus nevrale stamceller og nevrale stamceller langs avstamningshierarkiet har blitt foreslått å bruke en kaskade diversifiseringsstrategi for å generere ekstrem nevronal mangfold, har den cellulære logikken for å spesifisere en undertype av nevroendokrine nevroner vært uklar.

Tidligere genetiske studier tyder på at genetiske mutasjoner i TBX3 forårsaker ulnar mammary syndrome (UMS), som er preget av forkortede forlemmer, defekt brystkjertelutvikling og genitale abnormiteter. Det er bemerkelsesverdig at de fleste UMS-pasienter har forsinket begynnelse av puberteten.

Genetikk og genomikk eBok

Sammenstilling av de beste intervjuene, artikler og nyheter fra det siste året. Last ned en gratis kopi

Ifølge forskerne forsinker genetisk ablasjon av Tbx3 på organismenivå begynnelsen av puberteten hos dyr betydelig og forstyrrer brunstsyklusen til hunnmus. På cellenivå spiller TBX3 en viktig rolle i å etablere og opprettholde skjebnen til KNDy-nevroner i hypothalamus. Videre, på molekylært nivå, regulerer TBX3 gentranskripsjon via faseseparasjon, og induserer derved nevropeptidekspresjon i hypotalamiske nevroner.

Viktigere er at flere TBX3-mutanter identifisert hos UMS-pasienter ikke klarer å danne faseseparerte kondensat og effektivt regulere nevropeptiduttrykk, som representerer en patologisk mekanisme som ligger til grunn for forsinket pubertet hos UMS-pasienter.

I tillegg ønsket prof. WU å svare på hvordan nevronal avstamning utvikler seg under hypotalamisk utvikling under fysiologiske og patologiske forhold. Han og kollegene hans brukte en enestående målrettingsstrategi for celletyper ved å sammenligne enkeltcelledatasett fra avstamningssporing og genetisk manipulerte mus og avdekket to avstamningsuavhengige regler - intra-lineage retensjon (ILR) og inter-lineage interaction (ILI). regulere avstamningsprogresjon under patologiske forhold.

Totalt sett avdekker denne studien de cellulære og molekylære mekanismene som ligger til grunn for hvordan TBX3-mutasjoner forstyrrer begynnelsen av puberteten hos UMS-pasienter og avslører reglene for ILR og ILI under spesifikasjon av celleskjebne.

Kilde:

Det kinesiske vitenskapsakademiet

Referanse:

Shi, X., et al. (2022) Hierarkisk utplassering av Tbx3 dikterer identiteten til hypotalamiske KNDy-neuroner for å kontrollere pubertetstart. Vitenskapelige fremskritt. doi.org/10.1126/sciadv.abq2987.

.