O ρόλος των μικρών Rho GTPασών,Rac1 και Rac3 στην ανάπτυξη των ενδονευρώνων του φλοιού.In vitro και in vivo ανάλυση

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



2012 (EN)
The role of small GTpases Rac1 and Rac 3 in cortical interneuron development.in vitro andin vivo analysis
O ρόλος των μικρών Rho GTPασών,Rac1 και Rac3 στην ανάπτυξη των ενδονευρώνων του φλοιού.In vitro και in vivo ανάλυση

Κούνουπα Ζουζάνα

Καραγωγέως, Δόμνα

Οι ενδονευρώνες του φλοιού των εγκεφαλικών ημισφαιρίων διαδραματίζουν βασικό ρόλο στα νευρικά κυκλώματα του φλοιού, δημιουργώντας ανασταλτικές συνάψεις με τους πυραμιδικούς νευρώνες. Χαρακτηρίζονται από αξιοθαύμαστη ποικιλομορφία, τόσο ως προς τα μοριακά, όσο και ως προς τα ηλεκτροφυσιολογικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά τους και η δυσλειτουργία τους έχει εμπλακεί σε ποικίλες παθολογικές καταστάσεις, όπως ο αυτισμός, η επιληψία και η σχιζοφρένεια. Ωστόσο, τα ενδοκυττάρια τα ενδοκυττάρια μονοπάτια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη των ενδονευρώνων είναι ακόμη άγνωστα. Η πρωτείνη Racl είναι μέλος της οικογένειας των Rho-ΟΤΡασών, εκφράζεται σε όλους τους ιστούς, ενώ κατά την ανάπτυξη του νευρικού συστήματος, εμπλέκεται σε πολλαπλές διεργασίες, όπως στη δημιουργία νευραξόνων, στην κυτταρική μετανάστευση και στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου. Η Rac3 πρωτείνη, έχει σχεδόν ταυτόσημη αλληλουχία με την Racl και εκφράζεται αποκλειστικά στο νευρικό σύστημα. Πρόσφατα δεδομένα από ομάδα του εργαστηρίου επισημαίνουν το ρόλο της Racl στην ανάπτυξη των ενδονευρώνων. Απενεργοποίηση της Racl στους ενδονευρώνες που προέρχονται από την έσω γαγγλιονική προεξοχή (MGE), οι οποίοι αποτελούν την πλειοψηφία των ενδονευρώνων του φλοιού, μέσω της τεχνολογίας του Cre/loxP ανασυνδυασμού, έχει σαν αποτέλεσμα τα κύτταρα αυτά να κα υστερούν να εξέλ ουν από τον κυτταρικό κύκλο, κατά συνέπεια να υπάρχει μειωμένη μετανάστευση και τελικά στον ώριμο εγκέφαλο να εντοπίζονται μόνο οι μισοί ενδονευρώνες. Η απώλεια μέρους των ενδονευρώνων που προέρχονται από τη συγκεκριμένη περιοχή υποδεικνύει την αντισταθμιστική δράση κάποιου άλλου παράγοντα. Μελέτη των διπλά μεταλλαγμένων ζώων, για τις Racl και Rac3 πρωτείνες, μπορεί να διασαφηνίσει το διαφορετικό ρόλο των πρωτεϊνών αυτών στην ανάπτυξη των ενδονευρώνων καθώς και το βαθμό που δρουν συνεργατικά. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε συγκριτικά το πρότυπο της μετανάστευσης των προερχόμενων από το MGE ενδονευρώνων, σε ζώα ελλειματικά μόνο για την Racl ή μόνο για τη Rac3 πρωτείνη και σε διπλά ελλειμματικά ζώα, κατά την εμβρυϊκής ανάπτυξη. Δείχθηκε ότι στα πρώτα αναπτυξιακά στάδια, τα Racl ελλειμματικά ζώα εμφανίζουν παρόμοιο πρότυπο μετανάστευσης με τα διπλά ελλειμματικά ζώα. Σε επόμενα στάδια τα διπλά ελλειμματικά ζώα εμφανίζουν μεγαλύτερη κα υστέρηση στη μετανάστευση των ενδονευρώνων, ενώ και λιγότεροι νευρώνες φτάνουν τελικά στο φλοιό. Εξετάστηκε επίσης η μορφολογία των Racl/Rac3 ελλειμματικών ενδονευρώνων in vitro. Η απώλεια των πρωτεϊνών αυτών φαίνεται να επηρεάζει τη στα ερότητα των μικροσωληνίσκων και τα δυναμικά της ακτίνης, με αποτέλεσμα να μην σχηματίζεται σωστά η κα οδηγητική απόφυση, που είναι βασική στη μετανάστευση των νευρώνων. Τέλος, έγινε μία πρώτη προσπάθεια ανάπτυξης των ενδονευρώνων σε τρισδιάστατα ικριώματα πυριτίου. Οι ενδονευρώνες, στις συνθήκες αυτές βρέθηκε να αναπτύσσονται λιγότερο και για μικρότερο χρονικά διάστημα. (EL)
Cortical GABAergic interneurons provide inhibitory input to the pyramidal cells and are characterized by extraordinary neurochemical and functional diversity. Their dysfunction and abnormal development have been associated with severe disorders, like autism, epilepsy and schizophrenia. Although recent studies have uncovered some of the molecular components , underlying interneuron development, including the cellular and molecular mechanisms guiding their migration to the cortex, the intracellular components invovlved are still unknown. Rac1, a member of the Rac subfamily of Rho GTPases , have been implicated in various aspects of cortical development such as cell cycle dynamics , axonogenesis , and neuronal migration. Rac3 has an almost identical sequence with Rac1 but is specificaly expressed in the nerve system. Recent data from our lab have adressed the specific role of Rac1 in interneuron progenitors originating in the medial ganglionic eminence (MGE), the subpallial source of GABAergic interneurons, via Cre/loxP technology. In the absence of Rac, only half of GABAergic interneurons populate the cortex. Their progenitors are delayed in exiting the cell cycle and as a consequence migrate towards the pallium later than controll cells. The partial loss of the interneurons suggests the antistathmistic role of another molecule. By examinining double mutants for Rac1 and Rac3 it is possible to determine whether the synergistic effects of Rac1 and Rac3 mutants reflect qualitatively-distinct effects of these Rho GTPases or rather quantitative effects of their combine activities. In this sudy we examine the migration in Rac1, Rac3 and Rac1/Rac3 mutants. We observe that during early embryonic stages the Rac1/Rac3 phenotype is similar to the Rac1. Later on Rac1/Rac3 mutants interneurons have a more severe deffect in the migration. Loss of both Rac1 and Rac3 GTPases cause defects in actin and microtubule dynamics. Finally, in this study we tried to culture cortical interneurons in 3D scaffolds that can better represent in vivo cellular behavior. (EN)

text

Interneurons
Ενδονευρώνες
Cortical development
Ανάπτυξη του φλοιού
Rac1 and Rac3 GTPases
3D scaffolds

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

2012-12-11




*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)