Аксоны прорастают из нейронов, а затем мигрируют в определенные части развивающегося мозга, где они взаимодействуют с другими нейронами, образуя нейронные сети. Аксоны с необычайной чувствительностью двигаются в ответ на градиенты аттрактантов; внезапные остановки и крутые повороты, которые они делают во время миграции, напоминают машины, которые останавливаются и поворачивают на перекрестке.
«Ламинины действуют как привлекательные химические сигналы для гаптотаксиса конусов роста аксонов», – объясняет профессор NAIST.
Наоюки Инагаки, чья лаборатория изучает, как в клеточном микросреде генерируются силы, вызывающие направленную миграцию аксонов.
Аксоны мигрируют в ответ на ламинин в микросреде. Новое исследование лаборатории Инагаки показало, что нейроны будут производить в четыре раза большую тяговую силу при размещении на адгезивных подложках, покрытых ламинином, чем нейроны без ламинина, гарантируя, что аксоны достигают своего конечного пункта назначения.
«Эта сила уменьшила ретроградный поток F-актина», – сказал Коуки Абэ, докторант лаборатории, проводивший эксперименты. «Мы изучили движение L1-CAM, потому что оно связано с потоком F1-актина."
Актин – важная молекула для подвижности клеток по всему телу. Однако в аксонах он не взаимодействует напрямую с ламинином.
Скорее, L1-CAM действует как посредник. Как и ожидалось, дополнительные эксперименты Абэ показали, что поток F1-актина зависит от взаимодействий L1-CAM с ламинином.
"Мы обнаружили, что L1-CAM переключается между иммобилизованным состоянием или тем, что мы называем состоянием захвата, и состоянием" скольжения ". «Отношение состояния захвата увеличивается с ламинином», – сказал Инагаки.
Это усиленное состояние захвата усиливает силу тяги, создаваемую аксоном к адгезивной подложке, позволяя аксону поворачиваться и менять свое направление по сигналу. Ученые также обнаружили, что нарушение увеличенного коэффициента захвата нарушает направленную миграцию, открытие, которое может объяснить патогенез нескольких заболеваний.
«Мы исследовали L1-CAM у пациента с синдромом CRASH, у которого произошла мутация L1-CAM. «Различное соотношение захвата, наблюдаемое между ламинином и полилизином, было потеряно, и была нарушена направленная миграция аксонов», – сказал Инагаки.
«L1-CAM контролирует миграцию не только в головном мозге, но и при раке. «Захват и проскальзывание» – это новый механизм, который может объяснить другие заболевания », – сказал он.