Без темы
<<  Нейробиология материнско-детского взаимодействия НЕЙРОДИЕТОЛОГИЯ (актуальное направление в детской неврологии)  >>
Нейрогенетика
Нейрогенетика
До 50-60% из всех генов млекопитающих экспрессируются в развивающейся
До 50-60% из всех генов млекопитающих экспрессируются в развивающейся
Нейрогенетика – это дисциплина, развившаяся на стыке генетики,
Нейрогенетика – это дисциплина, развившаяся на стыке генетики,
Методы
Методы
Задачи
Задачи
Объекты нейрогенетики
Объекты нейрогенетики
Сантьяго Рамон-и-Кахаль
Сантьяго Рамон-и-Кахаль
Диаметр тела нейрона 3 до 130 мкм
Диаметр тела нейрона 3 до 130 мкм
Типы нейронов
Типы нейронов
Синапс
Синапс
Спиловер (перелив, растекание)- внесинаптическая передача
Спиловер (перелив, растекание)- внесинаптическая передача
С функциональной точки зрения синаптическая передача может быть
С функциональной точки зрения синаптическая передача может быть
Схема молекулярных посредников, обеспечивающих передачу информации от
Схема молекулярных посредников, обеспечивающих передачу информации от
Память
Память
Краткосрочная память на Aplysia californica
Краткосрочная память на Aplysia californica
Модель кратковременной памяти на Aplysia californica
Модель кратковременной памяти на Aplysia californica
Обучение на Drosophila melanogaster
Обучение на Drosophila melanogaster
Мутанты аденилат циклазного сигнального пути Drosophila melanogaster
Мутанты аденилат циклазного сигнального пути Drosophila melanogaster
Сигнальный каскад вторичных посредников в нейронах Drosophila
Сигнальный каскад вторичных посредников в нейронах Drosophila
Аппарат для обучения Drosophila melanogaster Тима Талли (Tully and
Аппарат для обучения Drosophila melanogaster Тима Талли (Tully and
Ритуал ухаживания у Drosophila melanogaster
Ритуал ухаживания у Drosophila melanogaster
Схема обучения самцов D. melanogaster
Схема обучения самцов D. melanogaster
Похожие результаты, полученные на аплизии и дрозофиле свидетельствуют
Похожие результаты, полученные на аплизии и дрозофиле свидетельствуют
Модель lac-оперона Жакоба и Моно
Модель lac-оперона Жакоба и Моно
Долгосрочная память
Долгосрочная память
Активация CREB вызывает экспрессию генов, которая меняет клетку в
Активация CREB вызывает экспрессию генов, которая меняет клетку в
Молекулярный каскад экспрессии генов раннего и позднего ответов при
Молекулярный каскад экспрессии генов раннего и позднего ответов при
Консолидация – перевод поступившей информации на постоянное хранение
Консолидация – перевод поступившей информации на постоянное хранение
Долговременная память и консолидация
Долговременная память и консолидация
Развитие представлений о механизмах поддержания памяти в течение
Развитие представлений о механизмах поддержания памяти в течение
?
?
Почему для синаптической пластичности выгоднее использовать мРНК, а не
Почему для синаптической пластичности выгоднее использовать мРНК, а не
CPEB в яйцеклетке rana temporaria
CPEB в яйцеклетке rana temporaria
Долговременная память и СPEB
Долговременная память и СPEB
Переход приона из нормальной формы в аномальную
Переход приона из нормальной формы в аномальную
Долговременная память и СPEB
Долговременная память и СPEB
Структура кодирующей Orb2 мРНК и двух белков Orb
Структура кодирующей Orb2 мРНК и двух белков Orb
Распределение Orb2 в структуре синапса Drosophila melanogaster
Распределение Orb2 в структуре синапса Drosophila melanogaster
Нейрональная пластичность
Нейрональная пластичность
Морфология шипиков дендритов гиппокампа
Морфология шипиков дендритов гиппокампа
Ремоделирование актинового цитоскелета посредством LIMK1
Ремоделирование актинового цитоскелета посредством LIMK1
Образование шипика дендрита
Образование шипика дендрита
Нейротрофические факторы регулируют локальную трансляцию РНК
Нейротрофические факторы регулируют локальную трансляцию РНК
BDNF – brain-derived neurotrophic factor
BDNF – brain-derived neurotrophic factor
Локальная трансляция mRNA в дендрите посредством miRNA
Локальная трансляция mRNA в дендрите посредством miRNA
Локальная трансляция в аксонах, необходимая для направленного
Локальная трансляция в аксонах, необходимая для направленного
Зачем использовать некодирующие РНК
Зачем использовать некодирующие РНК
Болезнь Альцгеймера
Болезнь Альцгеймера
Хорея Гентингтона
Хорея Гентингтона
Синдром Уильямса
Синдром Уильямса
Схема расположения генов в районе 7q11
Схема расположения генов в районе 7q11
Генетически обусловленные заболевания человека, сопровождающиеся
Генетически обусловленные заболевания человека, сопровождающиеся
Рекомендуемая литература
Рекомендуемая литература
54
54

Презентация: «Нейрогенетика». Автор: Alena. Файл: «Нейрогенетика.ppt». Размер zip-архива: 3175 КБ.

Нейрогенетика

содержание презентации «Нейрогенетика.ppt»
СлайдТекст
1 Нейрогенетика

Нейрогенетика

Молекулярные основы памяти

Каминская Алена Николаевна

2 До 50-60% из всех генов млекопитающих экспрессируются в развивающейся

До 50-60% из всех генов млекопитающих экспрессируются в развивающейся

или взрослой нервной системе Каждый 2-й ген человека связан с обеспечением функционирования нервной системы В обычном состоянии мозга эти гены "молчат", но как только происходит что-то, что требует запоминания, они активируются, а потом, выполнив свою работу, вновь замолкают.

Тейяр де Шарден: "История жизни есть, по существу, развитие сознания, завуалированное морфологией".

2

3 Нейрогенетика – это дисциплина, развившаяся на стыке генетики,

Нейрогенетика – это дисциплина, развившаяся на стыке генетики,

нейробиологии и биологии развития

3

4 Методы

Методы

Молекулярно-биологические биохимические физиологические морфологические

4

5 Задачи

Задачи

Изучение развития нервной системы в ходе онтогенеза, стадиоспецифический характер экспрессии генов, его регуляция Изучение механизмов обучения и формирования памяти

5

6 Объекты нейрогенетики

Объекты нейрогенетики

Млекопитающие, насекомые, моллюски, амфибии

Drosophila melanogaster

Caenorabditis elegans

Apis mellifera

Aplysia californica

Mus musculus

6

7 Сантьяго Рамон-и-Кахаль

Сантьяго Рамон-и-Кахаль

Камилло Гольджи

1906 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине за разработку нейронной теории

7

8 Диаметр тела нейрона 3 до 130 мкм

Диаметр тела нейрона 3 до 130 мкм

8

9 Типы нейронов

Типы нейронов

9

10 Синапс

Синапс

Синапс (греч. ???????, от ????????? — обнимать, обхватывать, пожимать руку) — место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой.

10

11 Спиловер (перелив, растекание)- внесинаптическая передача

Спиловер (перелив, растекание)- внесинаптическая передача

пиловер (перелив, растекание)- внесинаптическая передача

Наибольшие изменения концентрации нейромедиатора происходят в локальных участках нейрональной сети, ограниченных группой нейронов или небольшим числом нейрональных компартментов.

90-е г. XX века Дмитрий Кульман и Дмитрий Русаков

11

12 С функциональной точки зрения синаптическая передача может быть

С функциональной точки зрения синаптическая передача может быть

функциональной точки зрения синаптическая передача может быть охарактеризована как система быстрой передачи информации по цепочке нейронов. Внесинаптическая диффузная нейропередача может изменять активность целой группы клеток, расположенных на определенном расстоянии от источника нейропередатчика.

12

13 Схема молекулярных посредников, обеспечивающих передачу информации от

Схема молекулярных посредников, обеспечивающих передачу информации от

рецепторов на ионные каналы и протеинкиназы

13

14 Память

Память

Кратковременная

Долговременная

Функциональные изменения нейронов

Структурные изменения нейронов

14

15 Краткосрочная память на Aplysia californica

Краткосрочная память на Aplysia californica

Эрик Кэндел

2000 г. Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие молекулярных механизмов работы синапсов

15

16 Модель кратковременной памяти на Aplysia californica

Модель кратковременной памяти на Aplysia californica

Рефлекс втягивания жабр у Aplysia

16

Электрический удар

17 Обучение на Drosophila melanogaster

Обучение на Drosophila melanogaster

Seymour Benzer

Yadin Dudai

17

18 Мутанты аденилат циклазного сигнального пути Drosophila melanogaster

Мутанты аденилат циклазного сигнального пути Drosophila melanogaster

dunce - нарушение функционирования фосфодиэстеразы, ?цАМФ rutabaga – нарушение сайта связывания аденилатциклазы с Ca/CaM-киназой,?цАМФ amnesiac – нарушение связывания внеклеточного белка PACAP с аденилатциклазой DCO – нарушение функционирования каталитической субъединицы протеинкиназы А

18

19 Сигнальный каскад вторичных посредников в нейронах Drosophila

Сигнальный каскад вторичных посредников в нейронах Drosophila

melanogaster

19

Амр

amnesiac

20 Аппарат для обучения Drosophila melanogaster Тима Талли (Tully and

Аппарат для обучения Drosophila melanogaster Тима Талли (Tully and

Quinn, 1985)

20

21 Ритуал ухаживания у Drosophila melanogaster

Ритуал ухаживания у Drosophila melanogaster

21

21

22 Схема обучения самцов D. melanogaster

Схема обучения самцов D. melanogaster

1я оплодотворенная самка

Наивный самец

Регистрация звуковых сигналов ухаживания, 5 мин

До тренировки

Импульсная песня

Тренировка

Синусоидальная песня

После тренировки

Обученный самец

2я оплодотворенная самка

22

22

23 Похожие результаты, полученные на аплизии и дрозофиле свидетельствуют

Похожие результаты, полученные на аплизии и дрозофиле свидетельствуют

о том, что в основе простых форм памяти лежат одинаковые механизмы и они эволюционно консервативны. Для создания новых адаптивных механизмов эволюция не требует новых специализированных молекул. Эволюция варьирует существующие условия, просеивая случайные мутации в структуре генов, в результате которых возникают немного другие варианты белков и немного другие способы использования их в клетках. Большинство мутаций нейтральны или даже вредны, только редкие мутации, повышающие шансы организма на выживание, с большей вероятностью сохраняются.

23

24 Модель lac-оперона Жакоба и Моно

Модель lac-оперона Жакоба и Моно

Сигналы из среды, окружающей клетку, могут активировать гены регуляторных белков, которые включают гены структурных белков

24

25 Долгосрочная память

Долгосрочная память

CREB - cAMP response element-binding protein, белок, связывающий элемент, реагирующий на цАМФ

25

26 Активация CREB вызывает экспрессию генов, которая меняет клетку в

Активация CREB вызывает экспрессию генов, которая меняет клетку в

структурном и функциональном отношении

26

27 Молекулярный каскад экспрессии генов раннего и позднего ответов при

Молекулярный каскад экспрессии генов раннего и позднего ответов при

формировании долгосрочной памяти

S.Flavell, M.Greenberg, 2008

27

28 Консолидация – перевод поступившей информации на постоянное хранение

Консолидация – перевод поступившей информации на постоянное хранение

также это переход из краткосрочной памяти в долгосрочную

28

29 Долговременная память и консолидация

Долговременная память и консолидация

1900, Г. Мюллер и А. Пильзекер

Обучение приводит к синтезу РНК и белка в нервных клетках. Данный процесс универсален и имеет "критическое" окно, ограниченное 1-2 часами после обучения. После его завершения память переходит в стабильную, консолидированную форму и не может быть нарушена воздействиями на нервную систему.

Долговременная память

29

30 Развитие представлений о механизмах поддержания памяти в течение

Развитие представлений о механизмах поддержания памяти в течение

многих лет

1885 - Еbbinghaus: В хранении памяти существуют две фазы;

30

31 ?

?

?

?

Экспрессия "ранних" и "поздних" генов определяет "позднее" формирование долговременной памяти

Долговременная память

Долговременная память

Часы

Первая волна синтеза РНК и белков

Сохранение следа памяти

Вторая волна синтеза РНК и белков

100

80

60

40

20

0

3

6

9

12

Экспрессия немедленных ранних генов

Экспрессия поздних генов

31

Обучение

32 Почему для синаптической пластичности выгоднее использовать мРНК, а не

Почему для синаптической пластичности выгоднее использовать мРНК, а не

белки?

Поскольку РНК может служить матрицей для теоретически безграничной трансляции, выгоднее сохранять матрицы, нежели неактивные белки Регуляция белков на уровне трансляции мРНК по сравнению с пост-трансляционной модификацией белков является более гибкой, поскольку активность белка регулируется произвольными последовательностями мРНК, а не конститутивными доменами белка

32

33 CPEB в яйцеклетке rana temporaria

CPEB в яйцеклетке rana temporaria

CPEB – cytoplasmic polyadenylation element binding protein, высококонсервативный РНК-связывающий белок, который способствует удлинению полиА-хвоста мРНК

33

34 Долговременная память и СPEB

Долговременная память и СPEB

34

35 Переход приона из нормальной формы в аномальную

Переход приона из нормальной формы в аномальную

Прионы не структурированы и сильно обогащены аминокислотными остатками глутаматом и аспарагином. Это свойство позволяет прионным доменам полимеризоваться с образованием амилоидных фибрилл

35

36 Долговременная память и СPEB

Долговременная память и СPEB

CPEB - cytoplasmic polyadenylation element binding protein

36

37 Структура кодирующей Orb2 мРНК и двух белков Orb

Структура кодирующей Orb2 мРНК и двух белков Orb

труктура кодирующей Orb2 мРНК и двух белков Orb

Orb2 - гомолог СРЕВ у Drosophila melanogaster

37

38 Распределение Orb2 в структуре синапса Drosophila melanogaster

Распределение Orb2 в структуре синапса Drosophila melanogaster

Amitabha Majumdar et al., 2012

38

10 µm

39 Нейрональная пластичность

Нейрональная пластичность

39

40 Морфология шипиков дендритов гиппокампа

Морфология шипиков дендритов гиппокампа

F-актин

Шипики дендрита

Ethella, Pasquale, 2005

40

41 Ремоделирование актинового цитоскелета посредством LIMK1

Ремоделирование актинового цитоскелета посредством LIMK1

c-fos, BDNF

Рcreb

CREB

Yokoo et al., 2003

41

41

42 Образование шипика дендрита

Образование шипика дендрита

Miyoshi et al., 2006

42

43 Нейротрофические факторы регулируют локальную трансляцию РНК

Нейротрофические факторы регулируют локальную трансляцию РНК

43

44 BDNF – brain-derived neurotrophic factor

BDNF – brain-derived neurotrophic factor

44

45 Локальная трансляция mRNA в дендрите посредством miRNA

Локальная трансляция mRNA в дендрите посредством miRNA

В отсутствии BDNF трансляция LIMK1 блокируется miR-134 опосредованно через сайленсинг комплекс (SC), что приводит к уменьшению шипиков дендритов. В присутствии BDNF активируется трансляция LIMK1 и рост шипиков дендритов

Schratt et al. 2006

45

46 Локальная трансляция в аксонах, необходимая для направленного

Локальная трансляция в аксонах, необходимая для направленного

проведения сигнала

Белки сигнального каскада ремоделирования актина (LIMK1, кофилин) Молекулярные шапероны HSP27, HSP60, HSP70, HSP90, grp75 и grp78/BiP

46

47 Зачем использовать некодирующие РНК

Зачем использовать некодирующие РНК

Последовательность нуклеотидов в РНК может определять большую точность и специфичность взаимодействия, нежели достигаемые изменением третичной структуры белков Поэтому нкРНК при функционировании нервной системы являются устройством связи между цифровой информацией нуклеиновых кислот ядра и аналоговой информацией клеточных белков

47

48 Болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера

После 60 лет

Массовое отмирание нейронов головного мозга в результате постепенного накопления в них амилоидов. Ослабление кратковременной затем и долговременной памяти

Ключевые гены: APP, PSEN1, PSEN2, APOE

48

49 Хорея Гентингтона

Хорея Гентингтона

После 35 лет

Массовое отмирание нейронов головного мозга в результате постепенного накопления в них амилоидов. Ослабление кратковременной затем и долговременной памяти

Ключевой ген: HTT

В последовательности гена HTT встречаются повторы (CAG)n CAG кодирует глутамин Если n<26, развитие болезни не происходит Если 27<n<35, группа риска развития, р=10% Если 36<n<40, заболевание развивается с высокой вероятностью Если n>40, развитие заболевания неизбежно

49

50 Синдром Уильямса

Синдром Уильямса

Характерные черты лица эльфа кардиоваскулярные нарушения замедление развития когнитивные дефекты

50

51 Схема расположения генов в районе 7q11

Схема расположения генов в районе 7q11

23 человека

Graya et al., 2006

51

52 Генетически обусловленные заболевания человека, сопровождающиеся

Генетически обусловленные заболевания человека, сопровождающиеся

нарушением памяти

Заболевание

Основные симптомы

Ключевые гены

Болезнь Альцгеймера

Прогрессирующее ослабление памяти

APP, PSEN1, PSEN2, APOE

Синдром Коффина-Лоури

Задержка умственного развития, многочисленные аномалии скелета

RPS6KA3

Синдром Рубинштейна-Тайби

Задержка умственного развития, аномалии черепа, проблемы при дыхании и глотании

CREBBP

Синдром ломкой Х-хромосомы

Удлиненный череп, оттопыренные уши, пониженный мышечный тонус, низкий интеллект

FMR1

Хорея Гентингтона

Снижение пластичности мышления, проблемы с координацией движений

HTT

Болезнь Паркинсона

Повышенное напряжение мышц, тремор конечностей

PARK2

Нейрофиброматоз

Множественные пигментные пятна и опухоли на коже, судороги, сниженная обучаемость и память

NF1

52

53 Рекомендуемая литература

Рекомендуемая литература

53

54 54

54

«Нейрогенетика»
http://900igr.net/prezentacija/bez_uroka/nejrogenetika-175300.html
cсылка на страницу

Без темы

23688 презентаций
Урок

Без урока

1 тема
Слайды