Peneliti Virginia Tech mengungkap mekanisme yang menghubungkan korteks serebral otak

Peneliti Virginia Tech mengungkap mekanisme yang menghubungkan korteks serebral otak


Newswise – Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Michael Fox, seorang profesor di Fralin Biomedical Research Institute di VTC, telah mengidentifikasi jenis sel otak yang menghasilkan kolagen 19, protein yang sangat penting untuk pembentukan sirkuit penghambat di otak.

Studi yang diterbitkan dalam Journal of Neuroscience, menggambarkan mekanisme molekuler yang sebelumnya tidak diketahui yang mendasari perkembangan otak yang sehat. Wawasan ini suatu hari nanti dapat membantu para ilmuwan menetapkan dasar untuk mengembangkan obat baru yang mematangkan atau memperbaiki jaringan seluler dan mengurangi penyakit.

Neuron dan glia adalah jenis sel otak yang paling melimpah. Glia, khususnya glia berbentuk bintang yang disebut astrosit, melepaskan molekul pemberi sinyal yang mendukung pertumbuhan dan pemeliharaan sinapsis yang sehat, yaitu struktur komunikasi kimiawi antara neuron. Namun dalam penelitian ini, tim Fox menemukan bahwa sejenis interneuron, jenis sel yang menafsirkan dan menyampaikan informasi yang dikirim dari neuron lain, menghasilkan sebagian besar kolagen 19 yang diturunkan dari otak untuk merangsang pembentukan sinaps.

“Pada saat banyak penelitian mengidentifikasi peran seperti interneuron untuk astrosit, kami telah mengidentifikasi peran seperti astrosit yang tak terduga untuk interneuron,” kata Fox, yang juga direktur School of Neuroscience di Virginia Tech’s College of Science.

Dalam penelitian sebelumnya, tim Fox menemukan bahwa tikus yang kekurangan gen yang mengkode kolagen 19 menunjukkan hilangnya sinapsis penghambat yang mengelilingi badan sel saraf yang terletak di hipokampus dan neokorteks otak. Pada manusia, wilayah otak ini terlibat dalam fungsi kognitif, seperti penalaran, bahasa, persepsi, memori, dan pembelajaran. Mereka juga telah terbukti memainkan peran dalam persepsi sensorik, memori, dan pembelajaran pada tikus.

Koneksi rangsang yang berlebihan antara neuron di area otak ini dapat menjelaskan mengapa tikus dengan mutasi genetik ini lebih rentan untuk mengembangkan kejang dan kelainan perilaku. Gen ini juga telah dikaitkan dengan gangguan neuropsikiatri pada manusia. Secara khusus, telah disarankan bahwa hilangnya gen ini pada manusia dapat dikaitkan dengan kasus keluarga skizofrenia, kelainan otak yang menimpa lebih dari 2 juta orang Amerika, menurut National Institute of Mental Health.

Tetapi penemuan Fox sebelumnya tentang pentingnya kolagen 19 menimbulkan pertanyaan lain: Dari mana asalnya protein ini?

Dalam studi baru, para ilmuwan menggunakan riboprobe – segmen kecil asam ribonukleat (RNA) yang mengikat segmen pelengkap RNA – untuk mencari penanda tipe sel yang berbeda pada tikus normal, tipe liar, dan tikus dengan mutasi genetik. Metode ini mengungkapkan bahwa sebagian besar kolagen 19 yang diturunkan dari otak diproduksi oleh sejenis interneuron.

Jenis interneuron ini adalah salah satu yang pertama berkembang di neokorteks dan berperan dalam membantu sirkuit sinaptik sekitarnya menjadi matang. Dalam kasus ini, setelah jenis interneuron melepaskan molekul kolagen 19, protein berfungsi sebagai sinyal yang menginstruksikan jenis interneuron lain yang melimpah untuk menghasilkan sinapsis penghambat.

“Awalnya ketika kami mengusulkan ini, beberapa orang berpikir itu tidak masuk akal bahwa satu neuron dapat mempengaruhi perkembangan sel lain ketika mereka tidak digabungkan secara sinaptik,” kata Fox.

Sekitar 20 persen massa tubuh seseorang terbuat dari kolagen, yang membentuk matriks jaringan ikat yang membungkus organ, otot, dan struktur seluler. Karena struktur molekul kolagen yang kompleks, hanya variasi genetik kecil yang mengubah bentuk protein, menjadikan molekul kolagen limbah tidak berguna yang dihancurkan sel dan didaur ulang untuk bagian-bagiannya. Mutasi genetik kolagen terkait dengan sejumlah gangguan jaringan ikat, tetapi Fox mengatakan bahwa mereka masih belum diselidiki di otak.

“Apa yang membuat saya tertarik pada proyek ini adalah bahwa kita hanya tahu sedikit tentang peran yang dimainkan protein matriks ekstraseluler seperti kolagen 19 dalam memediasi pembentukan sirkuit yang sehat,” kata Fox. “Saat Anda menjadi siswa yang mengambil kelas ilmu saraf, Anda akan sering mengetahui bahwa otak tidak memiliki banyak jaringan ikat di dalamnya, tetapi kami semakin menemukan bahwa keberadaan protein matriks ekstraseluler ini sebenarnya tampak. untuk meletakkan dasar bagi perkembangan otak yang sehat. “

Laboratorium Fox berencana untuk mengembangkan penemuan ini dengan bekerja untuk mengembangkan cara-cara baru untuk merangsang kembali pertumbuhan sinaps penghambatan pada otak yang sakit atau terluka. Tim sebelumnya menemukan bahwa peptida kecil yang berasal dari kolagen ini, matricyptin, cukup untuk mendorong pertumbuhan sinapsis penghambat dalam sel yang kekurangan kolagen 19.

“Kami ingin menerjemahkan apa yang kami pelajari tentang bagaimana sirkuit ini berkembang menjadi terapi,” kata Fox. “Kami telah menemukan peptida yang menunjukkan beberapa janji dalam merangsang pembentukan sinaps penghambatan dan sedang mempelajari cara untuk menggunakannya.”

Penulis pertama studi tersebut, Jianmin Su, adalah asisten profesor peneliti di Fralin Biomedical Research Institute. Kontributor penelitian lainnya termasuk Danielle Basso, Shivani Iyer, Kaiwen Su, dan Jessica Wei.

Studi ini didanai oleh dana dari Brain and Behavior Research Foundation.


Diposting Oleh : https://totohk.co/

About the author