Primat beyinlerinde var olan inhibitör nöronlarının (IN) evrimsel sürecini destekleyen ve yeni hücre tiplerinin belirlenmesini sağlayan gelişim mekanizmaları ile çeşitliliğinin arttığı; bununla birlikte moleküler düzeyde primatlara özgü nöronal popülasyonları tanımladığı bilinmektedir. Schmitz ve arkadaşlarının yapmış olduğu bu çalışmada hücrelerin transkriptom analizi ile farelerde ve makak maymunlarında IN seviyelerini ortaya koyan gen ekspresyon yörüngelerinin yapılandırılması sağlanmıştır. Böylece, memelilerdeki IN sınıflarının gelişimsel taksonomisi ve nöral hücre tipi evrimi için çoklu gelişim mekanizmaları ortaya konulmuştur.
Schmitz ve arkadaşları, primat IN çeşitliliğini araştırmak için ventral serebrumlarındaki (beyindeki en büyük merkezi sinir sistemi bölümü) progenitör (ata) bölgeleri ve makak beyinlerindeki korteks ile bazal çekirdeklerinde olan nöronların göç yerlerini inceleyerek hücre tipi çeşitliliğini belirleyen korunmuş moleküler mekanizma kaynakları tanımlamışlardır. Bu kaynaklar araştırmalarda popülasyonların pluripotent kök hücrelerden rasyonel hücresel mekanizmaların türetilmesini ve nöral gelişimdeki genetik bozuklukların hücresel substratlarının yorumlanmasını desteklemiştir. Prenatal olarak üretilen ilk IN sınıflarının memeliler arasında büyük ölçüde korunduğunun gözlenmesi, doğum öncesi gelişim sırasında evrimsel olarak yeni hücre tiplerini belirlemek için iki zıt gelişim mekanizmasının oluşmasını sağlamıştır.
İlk mekanizmada, primatlara özgü TAC3 striyatal IN progenitörlerinin benzersiz bir transkripsiyonel program tarafından belirlendiği ve yeni oluşan nöronlarda ayrı bir nöropeptitle nörotransmiter reseptör modelinin indüklendiği gösterilmiştir. Bu modele göre, bir ata hücre tipi, birçok düzenleyici kompleksi ve gelişim yörüngesini paylaşan kardeş hücre sınıflarının genomiklerinin ayrılmasını sağlayan transkripsiyon faktörü ekspresyonundaki değişiklikler ile farklı alt tiplere bölünmektedir. Bununla birlikte, makaklar ve fareler arasındaki çoğu ata IN sınıflarının korunması, primatlardaki IN’lerin evrimsel sürecinde yeni doğan nöronların korunmuş başlangıç sınıflarının aracılığı ile ortaya çıktığını ve primat bölgesel hedeflerinin çeşitliliği ile şekillenebileceğini ortaya koymaktadır.
İkinci mekanizmada ise transkripsiyonel olarak korunmuş koku soğanına (olfactory bulb, OB) bağlı öncüllerin çoklu sınıflarının primatlarda beyaz maddeye ve striatuma (beyinde zaman tutma yeteneğinin başladığı bölge) yönlendirildiği görülmektedir. Bu sınıflar, OB’nin dopaminerjik periglomerüler hücrelerine (böbreklerde dopamin hormonuna etki eden hücreler) benzeyen yeni striyatum nöron sınıfını içermektedir. Ek olarak, bu sınıftan türetilen OB granül hücrelerinin yetişkin nöron plastisitesine katkıda bulunması ile frontal lobdaki beyaz madde nöronlarının anormal birikimleri şizofreni ve otizm ile ilişkilendirilmiştir. Son olarak, peristriatal (beynin oksipital lobunun görme ile ilgili bir alanı) bölgelere dağıtılan ve dopaminerjik OB’lere moleküler benzerlik gösteren başka bir olası OB alt tipi olan SLN’ler belirlenmiştir. Araştırmacılar, bu primat striatal popülasyonun OB ile ilişkili başlangıç nöron sınıflarının striyatum ve kortekste yeniden kullanıldığını gösteren evrimsel modeller geliştirmeye odaklanmıştır.
Özetle, bu çalışmadaki bulgular, primatlardaki IN’lerin evrimsel gelişim mekanizmaları ile tamamen yeni bir nöron başlangıç sınıfının oluşturulmasını sağlamıştır. Böylece, OB’nin primatlarda beyaz madde akışı ve peristriatal konumlardaki başlangıç sınıflarının çeşitlendirilmesi için geliştirilen zıt modeller vurgulanmaktadır.
Yazar: İrem Doğruoğlu
Editör: Elif Duymaz
Referans: Schmitz, M.T., Sandoval, K., Chen, C.P. et al. The development and evolution of inhibitory neurons in primate cerebrum. Nature 603, 871–877 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04510-w
-Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-
Haber Yazıları, 20> Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız)
bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile hazırlanmaktadır.
Kadir Has Üniversitesi, biyoinformatik ve genetik departmanında lisans öğrencisi.
Linkedin: https://www.linkedin.com/in/irem-doğruoğlu-681762201