分子指南针如何调节正确的细胞分裂

维也纳分子生物技术研究所的研究人员已经揭开了微小的microRNA分子如何控制脑细胞的生长和分化。想象一下，我们的大脑是如何从早期胚胎中的少数细胞发展成为一个高度复杂的生化和生物电系统，其成人中包含超过1000亿个神经元，这是令人难以置信的。维也纳分子生物技术研究所(IMBA)的科学家们在EMBO期刊上发表了一项新研究，其中他们揭示了小RNA分子如何指导细胞塑造发育中的小鼠大脑的复杂层状结构。

当干细胞分裂形成新的组织和器官时，它们必须将它们的细胞分裂装置定位在特定的方向，以将它们的子细胞定位在它们经历不同命运线索的位置，从而定义它们随后的功能。然后，新形成的细胞可以继续采取专门的功能 - 例如，它们可以成为各种类型的神经元以产生和传递电脉冲 - 或者保持干细胞不断分裂以产生更多的细胞。未能正确诱导命运决定会导致多种发育性脑部疾病。

分裂细胞的方向决定细胞命运

IMBA的博士后科学家，该研究的第一作者Juan Pablo Fededa博士解释了他的发现：“我们的研究重点是了解控制有丝分裂纺锤体方向的因素。我们已经知道如果纺锤体的方向不正确，然后细胞不规则地分裂，并且在大脑中这可能导致神经发育障碍。我们也知道称为microRNA的分子在这个过程中可能很重要，但我们并不确切知道如何。“

从基于显微镜的筛查到小鼠脑的研究

微小的“微RNA”分子可以干扰基因的表达 - 打开它们，关闭它们，或者使它们以不同的方式发挥作用。在首席研究员Daniel Gerlich博士的带领下，Fededa博士和IMBA团队在培养皿中使用培养细胞来测试脑细胞分裂过程中表达的所有微RNA的功能。

Fededa描述了这种方法：“通过在活细胞中用荧光标记物观察细胞的纺锤体，我们观察到一个名为miR-34/449的6个microRNA家族在细胞分裂过程中影响了纺锤体的定向。然后我们测试了这些是否为利用IMBA的JürgenKnoblich实验室建立的方法，RNAs还可以影响发育中小鼠大脑中有丝分裂纺锤体的定向。事实上，我们发现在删除miR-34/449基因后，小鼠发育出较小的大脑，这些大脑含有较大的比例。干细胞称为放射状胶质细胞。这表明放射状神经胶质细胞可以相对正常地生长，但表明它们不能进一步分化成更复杂的细胞。因此，我们得出结论，正常大脑发育必须要求miR-34/449 microRNA。“

miR-34/449调节有丝分裂纺锤体的方向

IMBA的科学家比较了有或没有miR-34/449的细胞中的基因表达模式，并发现了一种名为JAM-A的蛋白质表达的差异。这种蛋白质很有意思，因为它之前已被证明在定向有丝分裂纺锤体中起作用在其他组织中。通过设计对miR-34/449不敏感的JAM-A基因版本，IMBA的团队能够确定其与有丝分裂纺锤体定向的相关性。“我们的研究结果显示，在开发小鼠大脑时，miR-34/449调节JAM-A以确保分裂细胞的正确方向和精确形成脑层”，Daniel Gerlich总结道。“目前的研究提供了关于微小RNA在大脑发育中作用的见解，但其他器官可能存在类似的机制。”