Расшифровка молекулярных часов, управляющих нейрогенезом в зрительном центре Drosophila

Нервная система состоит из разнообразных клеток, которые возникают из клеток-предшественников в определенном временном порядке. В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые выявили молекулярные факторы, участвующие в этом процессе, и то, как контролируется его временная динамика.

Генерация нейронального разнообразия клетками-предшественниками, называемыми нейробластами, регулируется двумя способами: пространственно (нейробласты в разных местах производят разные типы нейронов) и временно (одни и те же нейробласты производят разные типы нейронов по мере своего "старения").

Исследователи сосредоточились на временном паттернировании нейробластов, используя в качестве модели медуллу Drosophila — часть центра обработки зрительной информации.

Предыдущая работа показала, что в нейробластах медуллы существует каскад временных транскрипционных факторов (TTF), где одни факторы экспрессируются рано и последовательно активируют другие. Однако в этом каскаде были пробелы, и было неизвестно, как регулируется его прогрессия.

Чтобы решить эти проблемы, группа использовала технологию секвенирования РНК единичных клеток, чтобы изучить, как меняется экспрессия генов по мере старения нейробластов медуллы.

Ученые обнаружили, что ранее идентифицированные TTF экспрессируются в определенных кластерах клеток. Это подтвердило, что нейробласты медуллы действительно группируются по возрасту — от самых молодых до самых старых. Кроме того, было идентифицировано еще девять транскрипционных факторов, экспрессирующихся во временных паттернах.

Используя мутантные линии Drosophila, группа подтвердила, что ранние факторы необходимы для активации поздних, а поздние репрессируют ранние, формируя временной каскад. Это позволило создать более полную сеть генов временного паттернирования.

Также было обнаружено, что скорость прогрессии каскада регулируется фактором Lola, который не является TTF (не экспрессируется на конкретной стадии), но без него каскад замедляется.

Следующие шаги исследования — выяснить, являются ли взаимодействия между транскрипционными факторами прямыми, и изучить, как эти TTF контролируют спецификацию различных типов нейронов ниже по каскаду.