Ο εγκεφαλικός φλοιός είναι υπεύθυνος για μεγάλο αριθμό σύνθετων λειτουργιών του εγκεφάλου, που κυμαίνονται από την αντίληψη των αισθητηριακών ερεθισμάτων μέσω της εγρήγορσης, της μνήμης και της γλώσσας στη συνείδηση. Οι νευροβιολόγοι στο Ινστιτούτο Experimental Medicine του Max Planck στο Γκέτινγκεν έχουν αποκωδικοποιήσει μια νέα ρυθμιστική αρχή που ελέγχει την ανάπτυξη της σύνθετης νευρωνικής αρχιτεκτονικής στον εγκεφαλικό φλοιό.
Ο ανθρώπινος εγκέφαλος, όπως και όλων των άλλων θηλαστικών, κυριαρχείται από ένα εξωτερικό στρώμα πλούσιο σε νευρικά κύτταρα γνωστό ως εγκεφαλικό φλοιό. Αποτελείται από έξι στρώματα νευρικών κυττάρων που συνδέονται μεταξύ τους και με άλλα μέρη του εγκεφάλου με εξαιρετικά περίπλοκο τρόπο και ελέγχουν όλες τις πολύπλοκες λειτουργίες του εγκεφάλου.
Ο σχηματισμός της περίτεχνα στρωματοποιημένης αρχιτεκτονικής νευρικών κυττάρων στον εγκεφαλικό φλοιό ξεκινά σε ένα σχετικά πρώιμο στάδιο εμβρυϊκής ανάπτυξης και δεν ολοκληρώνεται παρά πολύ μετά τη γέννηση. Κατ ‘αρχάς, τα νέα νευρικά κύτταρα σχηματίζονται στην κάτω πλευρά του αναπτυσσόμενου εγκεφαλικού φλοιού, όπου παίρνουν μια βελτιωμένη ή διπολική δομή, μεταναστεύουν προς τα έξω κάθετα προς την επιφάνεια και τελικά σταματούν στην περιοχή στόχο τους, όπου παίρνουν τη μορφή που είναι χαρακτηριστική του νεύρου κύτταρα και αναπτύσσουν πολλές διαδικασίες, επιτρέποντάς τους να συνδεθούν με άλλα νευρικά κύτταρα.
Ο σχηματισμός της διπολικής δομής από τα αναπτυσσόμενα νευρικά κύτταρα, η λεγόμενη πόλωση τους και η μετέπειτα μετανάστευσή τους στον αναπτυσσόμενο εγκεφαλικό φλοιό ελέγχονται από πολυάριθμες ενδοκυτταρικές ρυθμιστικές διεργασίες οι οποίες με τη σειρά τους αποτελούν στόχο μιας ολόκληρης σειράς διεργασιών εξωκυτταρικού σήματος. Τα σφάλματα κατά τη διάρκεια αυτών των διαδικασιών ανάπτυξης οδηγούν σε δυσπλασίες του εγκεφαλικού φλοιού και σχεδόν πάντοτε έχουν σοβαρές συνέπειες για τους πάσχοντες ασθενείς, ένα παράδειγμα είναι η ψωρίαση.
Μαζί με τον Victor Tarabykin από το Charité στο Βερολίνο και τους συνεργάτες της στην Ιαπωνία, ο Mateusz Ambrozkiewicz και ο Hiroshi Kawabe από το Ινστιτούτο Πειραματικής Ιατρικής του Max Planck στο Γκέτινγκεν ανακάλυψαν τώρα μια νέα ρυθμιστική αρχή που ελέγχει την πόλωση και τη μετανάστευση νέων νευρικών κυττάρων. Με τη βοήθεια γενετικά τροποποιημένων ποντικών, ανακαλύφθηκε ότι η συντονισμένη δραστηριότητα των λεγόμενων λιγάσεων ουμπικουϊτίνης WWP1 και WWP2, που προκαλούν την αποικοδόμηση πρωτεϊνών, και το αποκαλούμενο μικροRNA miR140, το οποίο αναστέλλει την παραγωγή νέων πρωτεϊνών, παίζει ένα βασικό ρόλο στην πόλωση και τη μετανάστευση των νευρικών κυττάρων, ενώ ο εγκεφαλικός φλοιός αναπτύσσεται. Αυτό που είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον είναι ότι τα γονίδια που εμπλέκονται, εν μέρει αλληλοσυνδέονται, ελέγχονται με παρόμοιο τρόπο και ρυθμίζουν από κοινού τις σχετικές διεργασίες στην ανάπτυξη νευρικών κυττάρων .
“Εκτός από την ανακάλυψη μιας νέας ρυθμιστικής διαδικασίας στην ανάπτυξη του εγκεφάλου, είμαστε ιδιαίτερα συναρπασμένοι από το γεγονός ότι το γονίδιο miR140 είναι ενσωματωμένο στο γονίδιο WWP2”, λέει ο ηγέτης της μελέτης Hiroshi Kawabe. Αυτή η διεμπλοκή γονιδίων κωδικοποίησης πρωτεΐνης και γονιδίων μικρο RNA είναι σπάνια αλλά όχι ασυνήθιστη και έχει εδώ και καιρό υποπτευθεί ότι τέτοιες γονιδιακές δομές υποδεικνύουν ότι τα αντίστοιχα γονιδιακά προϊόντα έχουν μια κοινή λειτουργία. “Η παραγωγή των WWP2 και miR140 συντονίζεται από τα νευρικά κύτταρα και αμφότερα υποστηρίζουν από κοινού την κυτταρική πολωτική διαδικασία “.
