Perfektes timing: den ‚Schalter‘ von Jugendlichen zu Erwachsenen

Sehr wenig ist darüber bekannt, wie der Beginn der Pubertät wird über die Menschen, sondern die Entdeckung eines neuen Gens im Fadenwurm C. elegans könnte der „missing link“, die bestimmt, Wann es Zeit ist, um diese Jugendlichen zu Erwachsenen-übergang. Zwei Gene LIN28 und MKRN3, die bekannt sind, um verbunden mit der frühreifen Pubertät bei Menschen, wo Jugendliche im Alter von sechs kann beginnen mit der Entwicklung von Erwachsenen-features. Diese Gene finden sich in allen Tieren, einschließlich C.-elegans, in denen Sie auch die Kontrolle der jugendlich-zu-erwachsen-übergang. Bis die neue Entdeckung, es war unklar, wie diese zwei Gene sind miteinander verbunden.

Je mehr offensichtliche Anzeichen des übergangs von Jugendlichen zu Erwachsenen neigen dazu, externe — Morphologie des Körpers, gereift Genitalien-aber Nervensystem ändert sich auch das geschehen bei der gleichen Zeit. Bei Menschen, die Reifung des Gehirns während der Adoleszenz ist verbunden mit einer erhöhten Anfälligkeit für eine Vielzahl von neuropsychiatrischen Störungen, so dass ein besseres Verständnis dieser Prozesse ist wichtig für das Verständnis der psychischen Gesundheit sowie grundlegende Neurobiologie.

Zwei neue Studien, die in den Laboren von Douglas Portman, Ph. D. an der University of Rochester Medical Center und David Fitch an der New York University, veröffentlichte in Developmental Cell und eLife, identifiziert eine neue Entwicklungs-timing-Mechanismus, der eine lange, nicht-kodierende RNA in den mikroskopisch kleinen Fadenwurm C. elegans. Ihre Untersuchung ergab einen überraschend neuen molekularen Mechanismus, der steuert das timing des Geschlechts-spezifische Veränderungen in der Körperform, auf die Reifung der neuronalen schaltkreise und Verhalten.

C. elegans hat lange gewesen verwendet von Forschern zu verstehen, die grundlegenden Mechanismen in der Biologie. Viele der Entdeckungen, die mit diesen Würmern gelten für den gesamten Tierreich und diese Forschung führte zu einem umfassenderen Verständnis der menschlichen Biologie. In der Tat, drei Nobelpreise in Medizin und Chemie vergeben wurden, für Entdeckungen mit C. elegans.

Die Forscher identifizierten ein neues gen, die, wenn gestört, verzögert den übergang vom juvenilen zum adulten Stadium. Überraschend, dass dieses gen, genannt lep, 5, nicht als protein, als die meisten Gene tun. Stattdessen fungiert es als ein long-non-coding RNA (lncRNA), eine kürzlich entdeckte Klasse von Genen, deren Funktionen bleiben weitgehend mysteriös. Das team beobachtet, dass dieses lncRNA ist wichtig für die Förderung der jugendlich-zu-erwachsen-übergang durch direkte Interaktion mit LIN-28 und LEP-2, a C. elegans gene ähnlich MKRN3. Weil der menschliche Versionen von LEP-2 und LIN-28 sind beide beteiligten in das timing der Pubertät, die neue Forschung schlägt vor, dass eine noch-zu-sein-entdeckt lncRNA könnte wichtig sein, dass dieser Prozess in den Menschen als gut.

In der Spulwurm Nervensystem, einige neurale schaltungen Durchlaufen eine funktionale übergang, in der Männer wie Sie werden sexuell Reifen Erwachsenen, die entscheidend für die Generierung von Erwachsenen-spezifische Verhaltensweisen, die wichtig für den reproduktiven Erfolg. Der männliche Schwanz erfährt auch eine Veränderung in der Form, die es ermöglicht, die Paarung Verhalten. Die Forscher fanden heraus, dass diese gleichen Signalweg steuert sowohl die funktionelle Reifung dieser schaltungen und der Form des Schwanzes. Spulwürmer, die Mutationen im lep-5 sich körperlich Erwachsenen, aber Ihr Nervensystem bleibt verhaftet in der juvenilen Phase und Ihre Schwänze behalten, eine juvenile form.

Mit Bezug auf Veränderungen im Verhalten, der Signalweg reguliert das timing, indem er das Nervensystem selbst, nicht in einem Gewebe, schickt die timing-Signale an das Nervensystem. Darüber hinaus werden einzelne Neuronen, verwalten Sie Ihre eigenen Entwicklungs-Uhren. Eine zeitlich „Puls“ des lep-5-Aktivität, während die juvenilen Stadium Ursachen LIN-28, inaktiv zu werden, so dass der übergang zum Erwachsenenalter zu gehen.

Fortsetzung des Studiums der Mechanismen identifiziert, die in diesen Studien wird den Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie genetische und umweltbedingte cues regulieren den übergang zum Erwachsensein in den Menschen. Diese Forschung wurde unterstützt durch das National Institute of General Medical Sciences und der National Science Foundation grants zu Portman und Fitch.