O PODER DO CÉREBRO: POR QUE OS SERES HUMANOS TÊM O MAIOR CÓRTEX CEREBRAL?

Em comparação com outros mamíferos, os seres humanos têm o maior córtex cerebral. Uma lâmina de células do cérebro que se dobra sobre si mesma várias vezes a fim de caber no interior do crânio, o córtex é a sede de funções superiores. É o que nos permite processar tudo o que vemos, ouvimos e pensamos.

A imunocoloração após duas semanas de diferenciação de células progenitoras neurais em neurónios. Crédito: Neha Rani

A imunocoloração após duas semanas de diferenciação de células progenitoras neurais em neurônios. Crédito: Neha Rani

Há uma expansão do conjunto do córtex cerebral em seres humanos para além do resto de seus companheiros primatas. No entanto, os cientistas se perguntam quais os mecanismos que são responsáveis por esse desenvolvimento evolutivo.

Uma nova pesquisa da Kosik Molecular and Cellular Neurobiology Lab na UC Santa Barbara identificou um ácido ribonucleico longo não-codificante-específico (specific long nocoding ribonucleic acid ou lncRNA), que regula o desenvolvimento neural (DN). Os resultados foram publicados na revista Neuron.

“Este lncND, só pode ser encontrado no ramo dos primatas que leva aos seres humanos. É um trecho de nucleotídeos que não codificar proteína alguma”, disse o autor sênior Kenneth S. Kosik, o Professor Harriman of Neuroscience Research in Department of Molecular, Celular e Biologia do desenvolvimento da UCSB. “Nós demonstramos que lncND está ligado durante o desenvolvimento e desligado quando a célula amadurecem.”

O autor principal, Neha Rani, um pós-doutorando a Kosik Lab, identificou vários locais de ligação na lncND para outro tipo de RNA chamado de microRNA. Um deles, é chamado de microRNA-143, e liga-se a lncND.

“Descobrimos que lncND poderia sequestrar esse microRNA e fazê-lo regular a expressão de proteínas Notch”, disse Rani. “Proteínas Notch são reguladores muito importantes durante o desenvolvimento neuronal. Eles estão envolvidos na diferenciação celular, destino celular e são fundamentais na via do desenvolvimento neural.”

Kosik descreve lncND como uma plataforma que se liga estes microRNAs como uma esponja. “Isso permite que Notch para fazer o que é suposto fazer durante o desenvolvimento”, explicou. “Então, quando o cérebro amadurece, os níveis de lncND caem e quando o fazem, esses microRNAs vêm saem da plataforma e declinam os níveis de Notch. Você quer que os níveis Notch sejam elevados, enquanto o cérebro está em desenvolvimento, mas não uma vez maturação ocorre. Esta lncND é uma maneira elegante de alterar os níveis de Notch rapidamente “.

Para replicar estes resultados de cultura de células, Rani usou células-tronco humanas para crescer neurônios no que é chamado um mini-cérebro. Neste muco do tamanho de ervilha formado por tecido cerebral, ela identificou uma subpopulação – células gliais radiais (células-tronco neuronais) e outros progenitores neurais – responsável por fazer o lncND.

Mas os pesquisadores queriam ver as células gliais radiais em tecidual real cérebro humano, por isso, eles se voltaram para os colegas de um Programa, o Developmental & Stem de Pós-Graduação em Biologia Celular na UC San Francisco School of Medicine. Usando a hibridização in situ, os cientistas da UCSF lncND encontrado em células precursoras neurais, mas não em neurônios maduros.

“Foi exatamente onde nós pensamos que seria no tecido cerebral”, disse Kosik, que é também o co-diretor do Instituto de Pesquisa de Neurociência da UCSB. “Mas nós ainda tínhamos mais uma coisa pra fazer, porque as pessoas ainda não estavam convencidas de que tínhamos feito todo o possível para mostrar que a lncND estava realmente fazendo alguma coisa funcionalmente”.

Assim, a equipe UCSF introduziu o lncND no cérebro fetal de um rato gestação. Rotulou a proteína de verde fluorescente que lhes permitiu ver o padrão de desenvolvimento precoce e mostram que lncND, que normalmente não está presente em camundongos – lncND está presente apenas em alguns primatas, incluindo humanos – e teve um efeito funcional no desenvolvimento.

“Quando nós super-expressamos o lncND no feto de rato, nós afetamos o desenvolvimento de forma prevista”, disse Kosik. “O padrão de desenvolvimento precoce foi deslocado para mais células precursoras, embora o rato não produzisse lncND em tudo.”

De acordo com Kosik, este trabalho não só identificou um gene muito crítico para o desenvolvimento do cérebro humano, mas também oferece uma pista sobre um componente que provavelmente contribuiu para a expansão do cérebro em humanos. “Nós mostramos que lncND pode ser um componente importante na expansão do cérebro humano, o que é emocionante em si”, disse Rani. “Outro aspecto interessante deste trabalho é que lncND aparece para ajudar a regular a via de desenvolvimento chave da sinalização de proteínas Notch”.

Journal Reference:
1. Neha Rani, Tomasz J. Nowakowski, Hongjun Zhou, Sirie E. Godshalk, Véronique Lisi, Arnold R. Kriegstein, Kenneth S. Kosik. A Primate lncRNA Mediates Notch Signaling during Neuronal Development by Sequestering miRNA. Neuron, 2016; DOI:10.1016/j.neuron.2016.05.005

Fonte: Science Daily

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