חלבון שמאפשר ריח – ועוצר מוות של תאים

פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


בעוד שריח ממלא תפקיד ניכר באינטראקציות החברתיות של בני אדם – למשל, איתות לפחד או יצירת קרבה – לנמלים, הוא חשוב ביותר. חוקרים מאוניברסיטת ניו יורק ומאוניברסיטת פלורידה מצאו שחלבון מפתח בשם Orco, החיוני לתפקוד תאי הריח, הוא קריטי גם להישרדות התאים בנמלים.

פרסומת

המחקר שלהם הראה כי מוטציה של אורקו גן פנימה סלטטור הרפגנתוס נמלים קופצות הפחיתו באופן דרמטי את מספר נוירוני הריח, דבר המצביע על כך ש-Orco נחוצה להתפתחותם ולחייהם של תאים אלה. הממצאים, שפורסמו ב התקדמות המדעמציעים תובנות לגבי הבסיס הסלולרי והמולקולרי של האופן בו בעלי חיים מתרועעים.

"ההבנה כיצד מתפתחת מערכת העצבים היא בין האתגרים הדחופים ביותר במדעי המוח המודרניים", אמר בוגדן סייריבריניקוב, פוסט-דוקטורט במחלקה לביולוגיה של NYU והמחבר הראשון של המחקר.

חשים ריח ונמלים מוטנטיות

נמלים פיתחו כ-400 קולטני ריח – מספר קרוב יותר לבני אדם מרוב החרקים האחרים – הודות לשימוש שלהם בתקשורת פרומונים.

"נמלים, כמו בני אדם, הן מאוד חברתיות ומציגות התנהגות חברתית שיתופית, ובכך מספקות מערכת אידיאלית לחקר התנהגות חברתית בתיווך חושי", הסביר הואה יאן, עוזר פרופסור לביולוגיה באוניברסיטת פלורידה והמחבר הבכיר של המחקר. "גנים מורחבים של קולטני ריח מאפשרים לנמלים 'לדבר' ביניהן בחברה גדולה עם מאות, אלפים או עד מיליון פרטים".

אפילו עבור בני אדם, המסתמכים על חושים אחרים לתקשורת, הריח חיוני.

"אובדן תפקוד של נוירונים קולטני ריח מוביל לחסרים בחישת הריח וקשור לעתים קרובות לבידוד חברתי, הפרעות נוירולוגיות כגון סכיזופרניה והפרעות חברתיות כגון אוטיזם", הוסיף יאן.

כדי להבין טוב יותר כיצד חוש הריח של נמלים משפיע על האינטראקציות החברתיות שלהן, חוקרי NYU יצרו בעבר את הנמלים הראשונות מהונדסים גנטית על ידי שימוש ב-CRISPR כדי לערוך את אורקו גֵן. נמלים "מוטנטיות" אלו, חסרות חלבון אורקו, חוו שינויים באיברי הריח שלהן והתקשו באינטראקציה.

"מצאנו שלאנטנות – שהן ה'אף' של הנמלה – היו מעט מאוד תאים. הן היו כמעט ריקות, מה שמרמז שהתאים שחשים ריח נעדרו מהנמלים המוטנטיות", אמר יאן.

הישרדות הנוירונים תלויה באורקו

במחקר החדש שלהם ב התקדמות המדע, החוקרים השתמשו בפרופיל ביטוי גנים חד-גרעיני של אנטנות נמלים ומיקרוסקופ פלואורסצנטי כדי לנתח את התפתחות תאי הריח. התברר כי חרקים מוטנטים חסרי אורקו מאבדים את רוב נוירוני הריח שלהם לפני הבגרות.

"נראה שהתאים עשויים כרגיל, והם מתחילים להתפתח – גדלים, משנים צורה ומפעילים גנים מסוימים שהם יזדקקו להם מאוחר יותר, כמו קולטני ריח", ציין Sieriebriennikov. "ברגע שהתאים המתפתחים מפעילים את קולטני הריח, מהר מאוד הם מתחילים למות בכמויות אדירות".

מוות עצבי זה עשוי להיות בגלל מתח. מכיוון שקולטני הריח בנמלים המוטנטיות אינם יכולים ליצור קומפלקס עם אורקו כדי לעבור לממברנת התא, הקולטנים החדשים שיוצרו סותמים את האברונים, מה שמוביל ללחץ ומוות.

מוות נוירוני כזה עשוי גם להראות דפוסים מיוחדים לחרקים חברתיים. "עד כה, התהליכים הייחודיים הללו לא נמצאו בחרקים בודדים ועשויים לספק עדות חשובה לאבולוציה של התפתחות עצבית כדי להסתגל להתרחבות הגנים של קולטני הריח", אמרה קיילי סיבר, מועמדת לדוקטורט באוניברסיטת פלורידה והשיתוף. -הכותב הראשון של המחקר.

מעניין שכמה קולטני ריח שרדו גם בלי אורקו. התאים שבהם הם נכחו ביטאו גם סוגים אחרים של קולטנים, מה שמצביע על כך שהפעילות שהם מסייעים חיונית להתפתחות הנוירונים.

"חלק מהנוירונים חייבים מדי פעם 'לירות' כדי להתפתח כראוי. ללא אורקו, תאי ריח לא 'ירו' והשלימו את התפתחותם, מה שהוביל למותם", אמר סייריבריניקוב.

החוקרים מצאו גם שכמה קולטני ריח נמצאים בתאים שאינם ריחניים, כמו נוירונים מכנו-חושיים המזהים תנועה וגליה, העוטפים נוירונים ומסייעים להם לתפקד. ייתכן שהסיבה לכך היא ויסות לא מושלם של גנים, שגורם לקולטני ריח להיות מופעלים בטעות על ידי אזורים גנומיים סמוכים שבדרך כלל מווסתים גנים אחרים בתאים אחרים. לחלופין, לקולטנים עשויה להיות פונקציה חדשה בתאים אלה, כמו קולטני הריח המצויים בגליה של סי elegans תולעים או זרע אנושי.

"הפעלת גנים של קולטני ריח בתאים שאינם חשי ריח עלולה להיות חסרת תועלת לחלוטין עבור האורגניזם – אבל שוב, האבולוציה נוטה לעשות שימוש בטעויות כאלה כדי לתת לגנים קיימים פונקציה חדשה, אז אולי יש משהו חדש ומרגש תפקידם של קולטני ריח בתאים שאינם ריחניים שנגלה בעתיד", ציין Sieriebriennikov.

"הממצאים שלנו משפרים את ההבנה שלנו לגבי מערכות החישה של חרקים חברתיים, כולל התפתחות עצבית חושנית שמקימה מסגרת לתקשורת חברתית", אמר יאן.

מחברי מחקר אחרים כוללים את אולנה קולומבה, ג'קוב מליינק ושאדי ג'עפרי. מחקר זה נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (R01-DC020203, T32-DC015994), המרכז הלאומי למחקר שיתופי תעשייתי-אוניברסיטאות לטכנולוגיות ניהול פרוקי רגליים (#IIP1821914), ותוכנית מדעי הגבול האנושי (LT000010/2020- ל).



קישור לכתבת המקור – 2024-06-07 22:17:28

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר

זמרי אופרה צריכים להשתמש בגבולות הקיצוניים של טווח הקול שלהם. מקורות פדגוגיים ומדעיים רבים מצביעים…