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哺乳动物前脑发育的区域扩张机制不明,研究人员开展小鼠大脑单细胞分辨率出生日期图谱研究。发现后脑神经发生短暂,前脑通过减少脑室区祖细胞消耗性分裂维持神经发生,还确定 FAM210B 调节线粒体功能影响神经发生,为大脑发育研究提供新视角。
研究重点:
新皮层祖细胞通过减少消耗分裂来保存它们的细胞池
祖细胞转录组学鉴定FAM210B为关键的新皮质线粒体蛋白
FAM210B控制线粒体形状/功能,促进自我更新/更大的克隆
线粒体功能的区域差异决定了发育过程中大脑的生长
哺乳动物的前脑相较于其他脑部区域格外大,然而其区域扩张背后的发育机制却一直鲜为人知。在本研究中,研究人员构建了小鼠大脑单细胞分辨率出生日期图谱(www.neurobirth.org)。
该图谱显示,后脑神经发生具有短暂性,且局限于早期发育阶段;而前脑神经发生则通过减少脑室区(ventricular zone,VZ)祖细胞的消耗性分裂,在时间上得以持续。此图谱还揭示了直接和间接神经发生的区域特异性模式。
借助单细胞 RNA 测序技术,研究人员识别出了在进化上保守的细胞周期程序,以及与代谢相关的分子通路,这些通路控制着不同区域细胞增殖的时间窗口。通过体内功能获得和缺失实验,研究人员确定了在新皮层中晚期高表达的线粒体蛋白 FAM210B 是关键调节因子。FAM210B 能够延长线粒体长度,并增加乳酸生成,这一过程促进了祖细胞的自我复制分裂,最终使其后代克隆规模更大。
综合来看,这些研究结果表明,线粒体功能的时空异质性在大脑发育过程中,对区域祖细胞的周期行为以及相关克隆神经元的产生起着调节作用。
Regional differences in progenitor metabolism shape brain growth during development
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