Dojrzewanie: genetyczne „przełączanie” rzuca światło na to, dlaczego nastolatki nagle stają się napalone

Dojrzewanie jest najlepiej znane z ogromnego wzrostu hormonów związanych z płcią, który rozpoczyna proces dorastania. Ale tak dobrze, jak znamy się z tą nagłą zmianą życia, nikt nie jest całkowicie pewien, co uruchamia cały proces. Artykuł opublikowany w tym tygodniu w eLife proponuje jednak wyjaśnienie: przełączanie w mózgu, które mówi ciału, że nadszedł czas, aby stać się dorosłym.

Dr Laura Pereira, badaczka podoktorancka z Columbia University i współautorka nowego artykułu, współpracuje z biologiem Oliverem Hobertem, Ph.D., aby pokazać, że garść genów działa jak genetyczny przełącznik na dojrzewanie w mózgu, szczególnie u mężczyzn.

Ona mówi Odwrotność że dojrzewanie jest tak samo kłopotliwe dla naukowców, jak dla zdezorientowanych nastolatków. „Myślę, że z tej pracy i innych prac jest bardzo oczywiste, jak niewiele wiemy o dojrzewaniu, które stało się oczywistym problemem”, mówi. Zespół pracuje nad przezroczystym robakiem Caenorhabditis elegans jednak przybliża nas o krok do zrozumienia, co wywołuje falę hormonów, która sprawia, że ​​dojrzewanie jest tak doniosłe.

Aktywacja pewnych genów u mężczyzn C. elegans odkryli, że wywołały specyficzne wzorce męskiego rozwoju w mózgu, a także zmienili ich zachowanie, aby byli zdecydowanie nastawieni na seks. Zespół uważa, że ​​te geny mogą stanowić „przełącznik” odpowiedzialny za nagły wzrost hormonów.

„Powiedziałbym, że nasze badania wskazują na potencjalne istnienie szlaków genetycznych w górę od uwalniania hormonów w mózgu”, mówi Hobert, profesor na wydziale biochemii i biofizyki molekularnej Columbia. Odwrotność. „Kontrola hormonalna dojrzewania jest bardzo dobrze poznana i badana, ale mechanizmy, które uruchamiają takie aspekty kontroli hormonalnej, są znacznie mniej zrozumiałe”.

Pereira odkrył, że młode robaki wyrażają gen zwany Lin-41. Ale kiedy osiągną pewien wiek, gen ten jest tłumiony i niektóre neurony zaczynają wyrażać inny gen zwany Lin-29A. Wtedy wszystko się zmienia.Pereira zauważył, że mózgi robaków płci męskiej, które zaczęły wyrażać Lin-29A, zaczęły się inaczej rozwijać: ich neurony przybrały nieco inny kształt niż te występujące u młodszych robaków, co nazywa „przebudową męskiego układu nerwowego”. co ważniejsze, zmieniło się także ich sposób zachowywał się.

Gdy ich neurony zaczęły wyrażać ten nowy gen, zaczęły się męskie robaki szukanie partnerów - których nie zrobili podczas etapu młodocianych. Pereira zauważył również, że robaki, które nie niosły tego genu, nie wykazywały tych samych zachowań.

„Głównie to, co wiemy, to fakt, że kiedy stajesz się osobą dorosłą i mówię tak ogólnie, jak tylko mogę, dla każdego gatunku zwierząt, musisz się rozmnażać” - mówi. „Juveniles nie kojarzą się, więc mózg przebudowuje się, aby móc kontrolować zachowania, które są specyficzne dla dorosłych, takie jak zaloty lub łączenie się w pary i rodzicielstwo”, kontynuuje.

Jeszcze bardziej interesujące jest to, że Lin-29A wyraża się tylko w mózgach męski robaki, które wspierają ideę, że mózgi mężczyzn i kobiet podążają nieco inną drogą w kierunku dorosłości. Co ważne, Pereira nadal nie jest pewien, czy w żeńskim mózgu znajduje się odpowiednik Lin29A. Nazywa to „otwartym pytaniem”.

Oprócz tego, że pomagamy zrozumieć, co stanowi początkowy etap niezręcznego, niewygodnego i porywającego ostatniego etapu dzieciństwa, lepsze scharakteryzowanie tych drobnych różnic w rozwoju robaków młodocianych może ostatecznie pomóc w zrozumieniu, jak leczyć niektóre choroby u ludzi.

„W okresie dojrzewania pojawia się wiele chorób”, mówi Pereira, „więc szczególnie interesujące jest zrozumienie, w jaki sposób mózg przechodzi te zmiany i jak zmieniają się również różnice między płciami”.