| Περίληψη |
Η πολυπλοκότητα στην οργάνωση των νευρωνικών δικτιών βρίσκεται εγχαραγμένη στην πoλλομένη φύση των υπομέρων τους, κάτι το οποίο προαπαιτεί την υποκυτταρική διμερισματοποίηση και εξειδήκευση της κυτταροαρχιτεκτονικής τους. Προκειμένου να μπορέσουν να διατηρήσουν αυτή την δομική και λειτουργική πόλλοση και να μπορέσουν να συντονίζουν αποτελεσματικά τις πολυευρείες και ταχείες αποκλίσεις σε ενδογενή και εξωγενή ερεθίσματα, οι νευρώνες έχουν (εξελικτικά) προσαμμώσει διάφορους μηχανισμούς που επιτρέπουν την ημιαυτόνομη χωροχρονική ρύθμιση της παραγωγής πρωτεϊνών σε απόμακρα σημεία των εκτενών νευρικών τους δικτιών. Πολλαπλές πρόσφατες μελέτες έχουν προτείνει ότι η στοχευμένη μεταφορά mRNA μορίων και η εντοπισμένη μεταφραστή τους, κατέχουν ρόλο κλειδί κατά την ανάπτυξη, με το να εδραιώνουν την νευρωνκή συνδεσιμότητα, ενώ κατά την ωρίμανση συμμετέχουν στην διατήρηση της νευρωνικής ομοιόστασης. Και οι δύο αυτές τις διεργασίες έχει δειχθεί ότι καθοδηγούνται με ακρίβεια από ένα πολυπληθείς δίκτυο RNA-προσδετήρων πρωτεϊνών (RBPs), οι οποίες μαζί με άλλες ρυθμιστικές πρωτεΐνες, μπορούν να συντάσσουν ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σύμπλοκα τα οποία δρουν σαν διασφαλιστές και εξειδικευμένοι μεταφορείς μορίων mRNA σε απόμακρα σημεία όπου συμβαίνει η πρωτεϊνοσύνθεση. Κατά τη διάρκεια της νευρωνικής ανάπτυξης, η εντοπισμένη μεταφορά και μετάφραση του mRNA σε συνδυασμό και σε συνεργασία με την ενεργό αναπροσαρμογή του κυτταροσκελετού της ακτίνης, έχει δειχθεί ότι διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην επιμήκυνση και καθοδήγηση των αξόνων, στην δενδρητογένεση, τη συναπτογένεση, τη συναπτική περικοπή και επίσης έχουν συσχετισθεί με διάφορες μορφές συναπτικής πλαστικότητας σε μεταγενέστερα στάδια. Παρά το γεγονός ότι η αποδιοργάνωση τέτοιων διεργασιών έχει συσχετισθεί με πλήθος νευροαναπτυξιακών και νευροεκφυλιστικών νοσημάτων, μέχρι στιγμής υπάρχει λίγη γνώση πάνω στη ρύθμιση και συντονισμό τους σε μοριακό επίπεδο.
Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, η ανάπτυξη όλο και πιο πολύπλοκων νευρωνικών συστημάτων, έχει υποβοηθηθεί από την εμφάνιση διαφόρων πολυλειτουργικών πρωτεϊνικών δομών με επιπρόσθετες λειτουργικές επικράτειες και εκτενή προφίλ αλληλεπιδράσεων, τα οποία εμπλέκονται σε πολύπλοκα προγράμματα γονιδιακής ρύθμισης. Αυτό τα καθιστά ικανά να συμμετάσχουν σε ένα πλήθος χωροχρονικά περιορισμένων συμβάντων και συγκεκριμένων κυτταρικών διεργασιών, τα οποία ελέγχουν την ανάπτυξη και λειτουργεία του νευρικού συστήματος (ΝΣ). Μία τέτοια πρωτεΐνη είναι η Mena, η οποία είναι το θηλαστικό ομόλογο της ΕΝΑ(enabled), και βρίσκεται να εκφράζεται από πολλούς κυτταρικούς τύπους σε όλο το νευρικό σύστημα, ενώ είναι γνωστό ότι συμμετάσχει στο πολυμερισμό της ακτίνης μέσω της αλληλεπίδρασης της με τις συγγενικές πρωτεΐνες VASP και EVL. Επιπρόσθετα, πρωθύστερη δουλειά του εργαστήριου μας σε αναπτυσσόμενους νευρώνες, έχει αναδείξει ότι η Mena εμπλέκεται στη ρύθμιση της τοπικής έκφρασης συγκεκριμένων mRNA μεταγράφων σε άξονες, μέσω του σχηματισμού ενός ριβονουκλεοπρωτεϊνικού συμπλόκου που περιέχει τις RBP HnRNPk και PCBP1, το οποίο έχει αποδειχθεί ότι συνεισφέρει στην σωστή επιμήκυνση αξόνων και καθοδήγηση του αυξητικού κώνου. Συσχετιζόμενο με αυτό, είναι το γεγονός ότι ποντίκια ελλειμματικά για το γονίδιο της Mena επιδεικνύουν εμφανή προβλήματα στην ανάπτυξη του νευρικού συστήματος. Αυτή ο διττή φύση της Mena, υποδηλώνει τον πιθανό ρόλο της σαν κεντρικό διαμεσολαβητή μεταξύ των δύο αυτών διεργασιών στους νευρώνες, κάτι που μας παροτρύνει να υποθέσουμε ότι μπορεί να λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο και στις συνάψεις, συντονίζοντας δηλαδή την δυναμική του δικτύου της ακτίνης και διαμορφώνοντας το εγγύς συναπτικό πρωτεινικό προφίλ μέσω της ρύθμισης της τοπικής μετάφρασης. Παρόλα αυτά, ο ακριβής τρόπος με τον οποίο η Mena ρυθμίζει αυτές τις διεργασίες, καθώς και ο πιθανός της ρόλος μετά την ωρίμανση, παραμένουν μέχρι αυτή την περίοδο αδιευκρίνιστοι. Η διαλεύκανση αυτού του μηχανισμού μπορεί να είναι ιδιαίτερα σημαντικά, καθώς έχει δειχθεί ότι τα ελαττώματα που παρουσιάζουν Mena ελλειμματικά ποντίκια, εμφανίζουν έντονες ομοιότητες με διάφορες νευροαναπτυξιακές ασθένειες όπως ο αυτισμός. Ένα πρώτο βήμα στην προσέγγιση αυτού του ερωτήματος αποτελεί η παρούσα μελέτη, η οποία αποσκοπεί στην διερεύνηση την γνώσης που έχουμε για τη Mena μετά την γέννηση, με την χρήση in-vivo, ex-vivo και in-vitro προσεγγίσεων οι οποίες μας επιτρέπουν να διερευνήσουμε το προφίλ της χωροχρονικής έκφρασης και τον υποδιαμερισματικό εντοπισμό της Mena και των συστατικών του RNP συμπλόκου της σε όλο το εύρος του ΝΣ σε σχέση με διάφορους νευρωνικούς και συναπτικούς δείκτες, ενώ παράλληλα γίνεται σύγκριση των διαφορών που εντοπίζονται μεταξύ ενήλικων και νεανικών μυών. Αυτό που παρατηρήσαμε είναι μία ιδιαίτερα ετερογενή ενδοκυτταρική και εξωκυτταρική κατανομή της Mena σε συγκεκριμένους απομονωμένους νευρωνικούς πληθυσμούς στο περιφερικό και κεντρικό ΝΣ, με αρκετά έντονες ενδείξεις για τον αξονικό, δενδρητικό και συναπτικό εντοπισμό της και συγκεκριμένα σε ορισμένες εξειδικευμένες συναπτικές δομές. Κυριότερα, καταφέραμε να εντοπίσουμε ένα ενδιαφέρον πρότυπο χρώσης σε νευρώνες που ανήκουν στο τρίδυμο και ακουστικό κύκλωμα στο εγκεφαλικό στέλεχος, καθώς και σε διάφορες περιοχές του πρόσθιου εγκεφάλου, όπως μέρη στο φλοιό και δομές του μεταιχμιακού συστήματος, όπως ο ιππόκαμπος και η βασοπλευρική αμυγδαλή, αλλά και άλλες δομές, όπως νευρώνες στα πλευρικά γάγγλια και στο νωτιαίο μυελό. Την ίδια στιγμή σημειώσαμε μικρές αλλά εντοπισμένες διαφορές στο προφίλ ανοσοαντιδραστικότητας της Mena σε κάποιες εγκεφαλικές περιοχές αναμεσά σε P22 και δύο μηνών ζώα. Μέσω της χρώσης με διάφορους δείκτες ολιγοδενδροκυττάρων, μπορέσαμε να αποδείξουμε την ύπαρξη της Mena σε συγκεκριμένους πληθυσμούς στον πρόσθιο εγκέφαλο. Επίσης, ελέγξαμε για να δούμε αν η έκφραση της Mena συμπίπτει με την έκφραση κάποιου από τους βασικούς αλληλεπιδρώντες σε αξονικά, δενδρητικά και προ- και μετα-συναπτικά υποδιαμερίσματα σε μακροχρόνιες καλλιέργειες από διαχωρισμένους προτωγενείς φλοιικούς νευρώνες. Τέλος, χρησιμοποιώντας μια in-vitro τεχνική, καταφέραμε να απομονώσουμε και να ποσοτικοποιήσουμε την Mena και κάποιων αλληλοεπιδρώντων της σε διαχωρισμένο κλάσμα νευροσωματιδίων, το οποίο μας έδειξε την ενισχυμένη παρουσία τους σε συναπτικά διαμερίσματα.
Όλα αυτά τα διαφορετικά στοιχεία μαρτυράνε την παρουσία της Mena σε διάφορα νευρωνικά υποδιαμερίσματα και ενισχύουν τις συνεχείς προσπάθειες μας για την περεταίρω εξερεύνηση της πιθανής συμβολής της στο σχηματισμό και λειτουργεία των συνάψεων. Αυτό που θεωρούμε είναι ότι η αυξημένη υποκυτταρική και υποδιαμερισματική ποικιλομορφία στο μεταμεταγραφικό πρότυπο κατανομής της Mena μπορεί να υποδηλώνει τον πιθανό ρόλο της στη διαμόρφωση του εγγύς συναπτικού πρωτεϊνικού προφίλ μέσω της δράσης της σαν ρυθμιστικός κόμβος που συντονίζει και εξισορροπεί τον πολυμερισμό της ακτίνης με την τοπική μετάφραση. Παράγοντες που μπορεί να διαταράξουν αυτή την ισορροπία, έχει βρεθεί ότι σχετίζονται με ένα πλήθος νευροαναπτυξιακών και νευροεκφυλιστικών διαταραχών.
|
Αναζήτηση
