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在一項(xiàng)新的研究中，來自杜克-新加坡國(guó)立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了果蠅休眠神經(jīng)干細(xì)胞（neural stem cell, NSC）中受傷細(xì)胞突起的再生能力。這一發(fā)現(xiàn)將果蠅NSC確立為揭示神經(jīng)元再生秘密的強(qiáng)大新模型，有朝一日可能會(huì)開發(fā)出修復(fù)衰老人類大腦損傷的新療法。相關(guān)研究結(jié)果于2023年8月10日在線發(fā)表在Developmental Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Golgi-dependent reactivation and regeneration of Drosophila quiescent neural stem cells”。

這項(xiàng)新的研究首次證實(shí)果蠅NSC中被切斷的細(xì)胞突起可以再生。然而，這種能力會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而下降，這反映了隨著年齡增長(zhǎng)哺乳動(dòng)物神經(jīng)元再生受損連接的能力有限。

他們發(fā)現(xiàn)，高爾基體---一種處理蛋白并將它們送往目的地的細(xì)胞器---作為休眠 NSC 的微管組織中心，對(duì)這種再生能力非常重要。微管為細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸物質(zhì)，促進(jìn)細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)，并允許果蠅發(fā)出神經(jīng)元信號(hào)。

這些作者還發(fā)現(xiàn)了兩種高爾基體蛋白Arf1和Sec71，它們與微管結(jié)合蛋白Msps/XMAP215結(jié)合，啟動(dòng)了NSC中微管的生長(zhǎng)，從而激活了休眠干細(xì)胞。同一研究小組的相關(guān)研究還揭示了微管結(jié)合蛋白Patronin與Arf1和Sec71在喚醒休眠果蠅NSCs中的關(guān)鍵作用。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了兩種高爾基蛋白Arf1和Sec71與微管結(jié)合蛋白Msps/XMAP215結(jié)合在一起，對(duì)于重新激活休眠的NSC非常重要，此外這種結(jié)合啟動(dòng)NSC中的微管生長(zhǎng)從而激活休眠的NSC，也同樣重要。他們的一項(xiàng)相關(guān)研究也揭示了微管結(jié)合蛋白Patronin與Arf1和Sec71在激活果蠅休眠NSC中的關(guān)鍵作用（EMBO Reports, 2023, doi:10.15252/embr.202256624）。

圖片來自Developmental Cell, 2023, doi:10.1016/j.devcel.2023.07.010。

論文第一作者、杜克-新加坡國(guó)立大學(xué)神經(jīng)科學(xué)與行為障礙項(xiàng)目研究員Mahekta Gujar博士說，“綜合來看，我們的研究結(jié)果表明了一種涉及高爾基體蛋白Arf1和Sec71以及微管調(diào)控因子Patronin/CAMSAP和Msps的新型途徑，這種途徑可以將休眠的NSC轉(zhuǎn)換為活躍的增殖狀態(tài)。這揭示了大腦中休眠的NSC如何被重新激活，并可能帶來刺激NSC激活以治療損傷或神經(jīng)退行性疾病的新方法?！?/p>

這些作者發(fā)現(xiàn)高爾基體是再生的關(guān)鍵，它引導(dǎo)受損的NSC突起重新生長(zhǎng)。Arf1、Sec71、Msps和Patronin促成了這一修復(fù)過程，而Arf1水平的升高則能夠促進(jìn)再生。

論文通訊作者、杜克-新加坡國(guó)立大學(xué)神經(jīng)科學(xué)與行為障礙項(xiàng)目副主任Wang Hongyan教授說，“果蠅NSC再生與哺乳動(dòng)物受損神經(jīng)元再生之間的相似之處非常明顯。通過建立果蠅NSC作為研究再生的新模型，我們?nèi)缃窨梢赃M(jìn)行基因篩選，系統(tǒng)地確定能夠克服損傷后與年齡相關(guān)的再生障礙的因子。這一突破可能會(huì)開啟新的治療策略，刺激衰老的人類大腦中的神經(jīng)元再生?！?/p>

杜克-新加坡國(guó)立大學(xué)高級(jí)研究副院長(zhǎng) Patrick Tan 教授補(bǔ)充說，“這項(xiàng)新的研究極大地推動(dòng)了我們對(duì)NSC和神經(jīng)元修復(fù)的基礎(chǔ)生物學(xué)的理解。利用果蠅遺傳學(xué)的力量，Wang教授和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了新的分子參與者，這些分子參與者將來可能被轉(zhuǎn)化為開發(fā)神經(jīng)退行性疾病和脊髓損傷的創(chuàng)新治療方法?！保?a target="_blank" >生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1. Mahekta R. Gujar et al. Golgi-dependent reactivation and regeneration of Drosophila quiescent neural stem cells. Developmental Cell, 2023, doi:10.1016/j.devcel.2023.07.010.

2. Tapping into regeneration: New paths to repairing brain injury discovered in fruit flies
https://www.duke-nus.edu.sg/allnews/tapping-into-regeneration?utm_source=website&utm_medium=banner&utm_campaign=spotlight

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