Studie avslöjar nya regler för släktutveckling

Studie avslöjar nya regler för släktutveckling

Hypotalamus, en av de mest komplexa hjärnregionerna i däggdjurens nervsystem, innehåller en fantastisk heterogenitet av neuroner som reglerar endokrina, autonoma och beteendemässiga funktioner. Det reglerar inte bara födointag, vattenintag, kroppstemperatur, dygnsrytm och sömn för att bibehålla överlevnaden för enskilda organismer, utan kontrollerar också pubertetens inträde och reproduktivt beteende för att upprätthålla avelspopulationen.

"Vad utlöser puberteten" är en av de 125 stora frågorna som ställs i 125-årsjubileumsnumret av tidskriften Science. Forskare under ledning av prof. WU Qingfeng från Institutet för genetik och utvecklingsbiologi vid den kinesiska vetenskapsakademin har funnit att utvecklingsprogrammeringen för pubertetens början beror på TBX3. De har också avslöjat nya regler för linjeutveckling som fungerar genom neuronal differentiering under hypotalamusutveckling.

Resultaten publicerades den 16 november i Science Advances.

I denna studie fann Prof. WU:s grupp att TBX3 definierar en progenitordomän i den utvecklande hypotalamus och fungerar som en ödesbestämmande för att sekventiellt kontrollera etableringen och upprätthållandet av neuronalt öde.

Det neuroendokrina systemet består av en heterogen samling av neuropeptiderga neuroner i hjärnan, bland vilka hypotalamiska KNDy-neuroner representerar en oumbärlig cellsubtyp som styr pubertetens början. Även om hypotalamiska neurala progenitorer och neurala progenitorer längs linjehierarkin har föreslagits att använda en kaskaddiversifieringsstrategi för att generera extrem neuronal diversitet, har den cellulära logiken för att specificera en subtyp av neuroendokrina neuroner varit oklar.

Tidigare genetiska studier tyder på att genetiska mutationer i TBX3 orsakar ulnar mammary syndrome (UMS), som kännetecknas av förkortade framben, defekt bröstkörtelutveckling och genital abnormiteter. Det är anmärkningsvärt att de flesta UMS-patienter har försenat insättande av puberteten.

Genetik och genomik e-bok

Sammanställning av de bästa intervjuerna, artiklarna och nyheterna från det senaste året. Ladda ner en gratis kopia

Enligt forskarna fördröjer genetisk ablation av Tbx3 på organismnivå avsevärt uppkomsten av puberteten hos djur och stör brunstcykeln hos möss av honkön. På cellnivå spelar TBX3 en viktig roll för att etablera och upprätthålla ödet för KNDy-neuroner i hypotalamus. Vidare, på molekylär nivå, reglerar TBX3 gentranskription via fasseparation, vilket inducerar neuropeptiduttryck i hypotalamiska neuroner.

Viktigt är att flera TBX3-mutanter som identifierats i UMS-patienter misslyckas med att bilda fasseparerade kondensat och effektivt reglera neuropeptiduttryck, vilket representerar en patologisk mekanism som ligger till grund för försenad pubertet hos UMS-patienter.

Dessutom ville prof. WU svara på hur neuronala härstamning fortskrider under hypotalamisk utveckling under fysiologiska och patologiska tillstånd. Han och hans kollegor använde en aldrig tidigare skådad inriktningsstrategi för celltyper genom att jämföra encellsdatauppsättningar från linjespårning och genetiskt manipulerade möss och avslöjade två härstamningsoberoende regler - intra-lineage retention (ILR) och inter-lineage interaction (ILI). reglera härstamningsprogression under patologiska tillstånd.

Sammantaget avslöjar denna studie de cellulära och molekylära mekanismerna som ligger till grund för hur TBX3-mutationer stör uppkomsten av puberteten hos UMS-patienter och avslöjar reglerna för ILR och ILI under cellödespecifikation.

Källa:

kinesiska vetenskapsakademin

Hänvisning:

Shi, X., et al. (2022) Hierarkisk utplacering av Tbx3 dikterar identiteten hos hypotalamiska KNDy-neuroner för att kontrollera pubertetens början. Vetenskapliga framsteg. doi.org/10.1126/sciadv.abq2987.

.