Role of diverse signaling pathways and bHLH-O proteins in neural stem cell maintenance and proliferation in Drosophila
Authors: Μαγκάντι Σριβάτσα 
Published: January 2025

Στην αναπτυξιακή νευροεπιστήμη, μια βασική πρόκληση είναι η αποκρυπτογράφηση των μοριακών γενετικών δικτύων που διέπουν τον σχηματισμό του εγκεφάλου. Δυσλειτουργίες σε αυτά τα μονοπάτια μπορούν να οδηγήσουν σε καταστροφικές διαταραχές. Κατά τη διάρκεια της διδακτορικής μου έρευνας, χρησιμοποιώντας τη Δροσόφιλα ως μοντέλο, διερεύνησα διάφορες μοριακές πτυχές της ανάπτυξης του εγκεφάλου και των διαταραχών που προκύπτουν από διαταραχές στα μοριακά γενετικά δίκτυα. Η διατριβή μου στόχευε στη βαθύτερη κατανόηση των ρυθμιστικών μηχανισμών που διέπουν τη διατήρηση και τον πολλαπλασιασμό των νευρικών βλαστικών κυττάρων (NSC). Παρά τις μορφολογικές διαφορές, το κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) της Δροσόφιλας χρησιμοποιεί κοινά σηματοδοτικά μόρια, συμπεριλαμβανομένου του καλά μελετημένου μονοπατιού Notch, που είναι επίσης κρίσιμο στην ανάπτυξη του νευρικού συστήματος των θηλαστικών. Η Δροσόφιλα υφίσταται νευρογένεση κατά τη διάρκεια δύο διακριτών σταδίων ζωής: εμβρυϊκό και προνυμφικό. Αξιοσημείωτα, δεν έχει παρατηρηθεί νευρογένεση στις ενήλικες μύγες, υποδεικνύοντας ότι όλοι οι απαραίτητοι νευρώνες παράγονται κατά τις νεανικές φάσεις. Τα νευρικά βλαστικά κύτταρα (NSCs), γνωστά και ως νευροβλάστες (NBs), είναι πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα, διαιρούνται ασύμμετρα για να παράγουν αυτο-ανανεούμενους NBs και διαφοροποιημένα μητρικά κύτταρα γαγγλίων (GMCs) ή ανώριμους ενδιάμεσους νευρικούς προδρόμους (iINPs). Τα ρυθμιστικά μονοπάτια που διέπουν τη νευρογένεση της Δροσόφιλας διερευνήθηκαν κατά τη διάρκεια της έρευνάς μου. Αξιοσημείωτα, η μωσαϊκή ανάλυση (διαταραχή των μοριακών δικτύων σε ορισμένα κύτταρα εντός ενός ιστού που περιβάλλεται από φυσιολογικά κύτταρα) αποκάλυψε ότι τα περισσότερα σηματοδοτικά μονοπάτια ήταν αναλώσιμα κατά τη διάρκεια της μετεμβρυϊκής νευρογένεσης, με αξιοσημείωτες εξαιρέσεις όπως το μονοπάτι Notch, ενώ άλλα όπως το μονοπάτι Dpp ή Jak/Stat έδειξαν ήπιες επιδράσεις στον πολλαπλασιασμό των NB. Η έρευνά μου για τη διερεύνηση του ρόλου της σηματοδότησης Notch στη μετεμβρυϊκή ανάπτυξη του ΚΝΣ προέκυψε από προηγούμενες εργασίες στο εργαστήριο Delidakis. Η ενεργοποίηση του Notch, ιδιαίτερα από το συνεχώς ενεργό ενδοκυτταρικό τμήμα του Notch (Nicd), προκάλεσε υπερπλασία του προνυμφικού ΚΝΣ, κυρίως επηρεάζοντας τα GMCs/iINPs. Μεταγραφικές μελέτες των υπερπλαστικών ΚΝΣ που επάγονται από το Notch εντόπισαν βασικά γονίδια μεταγραφικών παραγόντων ως άμεσους στόχους του Notch, ιδιαίτερα το Enhancer of split (E(spl)) και το Deadpan (Dpn). Περαιτέρω χαρακτηρισμός των πρωτεϊνών Hairy/Enhancer of split (Hes), καθοδικών τελεστών του Notch, αποκάλυψε τον κρίσιμο ρόλο τους στη διατήρηση και τον πολλαπλασιασμό των NB. Αναλύσεις μεταγραφικού προφίλ σε επίπεδο γονιδιώματος ανέδειξαν ένα πολύπλοκο δίκτυο γονιδιακής ρύθμισης που διαμεσολαβείται από τον άξονα σηματοδότησης Notch και τους στόχους τους basic helix-loop-helix orange (bHLH-O), με τις πρωτεΐνες bHLH-O να καταστέλλουν παράγοντες διαφοροποίησης κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Σημαντικά, τα ευρήματά μου υπογράμμισαν τον σημαντικό ρόλο των πρωτεϊνών bHLH-O στα αποτελέσματα του μονοπατιού Notch. Συνολικά, η έρευνά μου αποδεικνύει τη γενετικά προγραμματισμένη φύση του πολλαπλασιασμού των θυγατρικών κυττάρων στις νευρικές σειρές της Δροσόφιλας, με τη σηματοδότηση Notch/Hes να συμβάλλει σημαντικά σε αυτά τα γεγονότα. Ρίχνοντας φως στους μηχανισμούς σχηματισμού όγκων που επάγονται από την υπερέκφραση των Hes καθοδικά της σηματοδότησης Notch, η εργασία μου προσφέρει γνώσεις για τους φαινοτύπους των όγκων του εγκεφάλου και ανοίγει δρόμους για τον έλεγχο φαρμάκων χρησιμοποιώντας μοντέλα όγκων της Δροσόφιλας.