Sóng giống như mũi tăng trưởng vận chuyển actin và thúc đẩy sự hình thành sợi trục và nhánh sợi thần kinh

Developmental Neurobiology - Tập 69 Số 12 - Trang 761-779 - 2009
Kevin C. Flynn1,2, Chi W. Pak1,2, Alisa E. Shaw3, Frank Bradke4, James R. Bamburg3,1,2
1Graduate Program in Cell and Molecular Biology, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523
2Molecular, Cellular and Integrative Neuroscience Program, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523
3Department of Biochemistry and Molecular Biology, Colorado State University, Fort Collins, Colorado 80523
4Axon Growth and Regeneration, Max Planck Institute of Neurobiology, Martinsried D-82152 Germany

Tóm tắt

Tóm tắtSự hình thành sợi trục liên quan đến sự chuyển từ việc cung cấp đồng đều vật liệu cho tất cả các sợi thần kinh đến việc cung cấp ưu tiên cho sợi trục tiềm năng, hỗ trợ sự kéo dài nhanh chóng hơn của nó. Các sóng, cấu trúc giống như mũi tăng trưởng phát triển dọc theo chiều dài của các sợi thần kinh, đã được chứng minh lần trước rằng có tương quan với sự phát triển của sợi thần kinh trong các tế bào thần kinh hippocampal nuôi cấy tách rời. Các sóng tương tự như mũi tăng trưởng về cấu trúc, thành phần và động lực học. Tại đây, chúng tôi báo cáo rằng các sóng hình thành trong tất cả các sợi thần kinh chưa phân hóa, nhưng xảy ra thường xuyên hơn ở sợi trục tương lai trong quá trình phân cực tế bào thần kinh ban đầu. Hơn nữa, tần số sóng và tác động của chúng đối với sự phát triển của sợi thần kinh bị thay đổi trong các tế bào thần kinh được xử lý bằng các kích thích nâng cao sự hình thành sợi trục. Đồng thời với sự xuất hiện của sóng, các mũi tăng trưởng mở rộng và trải qua sự gia tăng đáng kể về động lực học. Thông qua việc căng phồng các filopodia dọc theo thân sợi thần kinh, các sóng có thể gây ra sự nhánh sợi thần kinh de novo. Actin trong các sóng giữ được phần lớn độ kết dính của nó trong quá trình vận chuyển trong khi actin trong các vùng không có sóng của sợi thần kinh phân tán nhanh chóng như được đo bằng hình ảnh tế bào sống của GFP-actin được kích hoạt bằng ánh sáng và sự chuyển đổi quang học của Dendra-actin. Do đó, các sóng đại diện cho một cơ chế vận chuyển trục thay thế cho actin. Các sóng cũng xảy ra trong các tế bào thần kinh ở các lát hippocampal tổ chức nơi chúng lan truyền dọc theo các sợi thần kinh trong vùng dentate gyrus và vùng CA và gây ra sự nhánh. Khi kết hợp lại, kết quả của chúng tôi cho thấy rằng các sóng có liên quan về mặt sinh lý và góp phần vào sự phát triển và nhánh sợi trục thông qua việc vận chuyển actin và tăng cường động lực học của mũi tăng trưởng. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Phát triển sinh học thần kinh 2009

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1093/oxfordjournals.jbchem.a122919

10.1242/jcs.00208

10.1038/86011

10.1091/mbc.E05-07-0643

10.1002/neu.10281

10.1016/0006-8993(79)91045-X

10.1016/S0896-6273(00)80410-9

10.1126/science.283.5409.1931

10.1016/S0959-4388(00)00124-0

10.1016/j.bpj.2008.12.3942

10.1523/JNEUROSCI.21-16-06159.2001

10.1091/mbc.E05-02-0141

10.1073/pnas.082243699

10.1146/annurev.ne.17.030194.001411

10.1038/nrn918

10.1523/JNEUROSCI.14-03-01060.1994

Davis RC, Mapping cofilin‐actin rods in stressed hippocampal slices and the role of cdc42 in amyloid β‐induced rods, J Alz Dis

de Hoop MJ, 1998, Culturing Hippocampal Neurons and Astrocytes from Fetal Rodent Brain, 154

10.1016/0165-3806(89)90279-4

10.1523/JNEUROSCI.21-24-09757.2001

10.1038/ncb1654

10.1074/jbc.M610873200

10.1523/JNEUROSCI.23-07-02527.2003

10.1523/JNEUROSCI.19-15-06417.1999

10.1016/S0896-6273(00)00084-2

10.1016/0896-6273(90)90308-3

10.1002/neu.10282

10.1083/jcb.200204140

10.1523/JNEUROSCI.3322-07.2007

10.1002/(SICI)1096-9861(19970728)384:2<165::AID-CNE1>3.0.CO;2-#

10.1038/nbt1191

10.1016/S0091-679X(03)01004-5

10.1016/S0896-6273(03)00629-9

10.1523/JNEUROSCI.4548-07.2008

10.1038/90476

10.1016/j.neuron.2006.02.005

10.1016/S0092-8674(04)01258-9

10.1016/j.bbrc.2004.04.068

10.1038/nn1627

10.1002/1097-4695(200008)44:2<126::AID-NEU4>3.0.CO;2-Z

10.1523/JNEUROSCI.21-07-02361.2001

10.1002/cm.970080302

10.1146/annurev.neuro.28.061604.135632

10.1016/j.cub.2004.03.061

10.1083/jcb.99.6.2041

10.1016/0736-5748(88)90050-0

10.1002/cne.903050113

10.1523/JNEUROSCI.20-07-02459.2000

10.1002/(SICI)1097-0169(1998)39:2<172::AID-CM8>3.0.CO;2-8

10.1046/j.1471-4159.1996.67031225.x

10.1016/S0091-679X(03)01019-7

10.1038/35023579

10.1016/0896-6273(88)90147-X

Popov S, 1992, Diffusional transport of macromolecules in developing nerve processes, J Neurosci, 12, 77, 10.1523/JNEUROSCI.12-01-00077.1992

10.1091/mbc.E03-05-0328

10.1002/(SICI)1097-0169(1998)40:2<160::AID-CM5>3.0.CO;2-J

10.1002/(SICI)1097-4695(199904)39:1<97::AID-NEU8>3.0.CO;2-Z

Ruthel G, 2000, Growth cones are not required for initial establishment of polarity or differential axon branch growth in cultured hippocampal neurons, J Neurosci, 20, 2266, 10.1523/JNEUROSCI.20-06-02266.2000

10.1038/sj.emboj.7601580

10.1038/nn1295

10.1016/S0092-8674(02)01249-7

10.1016/j.neuron.2004.05.015

10.1523/JNEUROSCI.0871-05.2005

10.1083/jcb.200604160

10.1101/gad.1340605

10.1091/mbc.12.10.3257

10.1016/S0960-9822(02)01078-3

10.1083/jcb.200703055

10.1016/j.conb.2008.09.019

10.1523/JNEUROSCI.03-02-00243.1983

Thông tin
Thông tin xuất bản

Developmental Neurobiology

Tập 69 Số 12

761-779

Thông tin tác giả