Life after transcription: control of the fate of neurons

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The neocortex is a complex structure responsible for higher-order cognitive abilities in mammals. It consists of six cell layers, each comprised of various subtypes of excitatory and inhibitory neurons. These neurons project their axons to specific targets within each layer. All neocortical projection neurons are generated by neural progenitor cells located in the proliferative ventricular zone. In recent decades, significant strides have been made in comprehending the transcriptional programs governing neuronal cell fate specification. Nonetheless, posttranscriptional mechanisms involved in this process remain largely unexplored.

Recently, we found that TrkC-T1, an isoform of the TrkC receptor lacking the kinase domain, determines the fate of corticofugal projection neurons (CFuPN). Our study reveals that the balance between TrkC-T1 and TrkC-TK+, a more widely recognized isoform containing the kinase domain, depends on the type of cell within the developing cortex. Additionally, we demonstrate that two RNA-binding proteins, Srsf1 and Elavl1, work in opposition to establish this balance. Additionally, our data suggests that Srsf1 stimulates the CFuPN fate while Elavl1 stimulates the callosal projection neuron (CPN) fate in vivo by regulating the different TrkC-T1 to TrkC-TK+ ratios.

In this study, we identified a protein translation-dependent mechanism that governs the cell fate switch in the developing neocortex. Our results demonstrate that Ire1α, the Inositol-Requiring Enzyme 1α, regulates global translation rates in the developing neocortex through its dynamic interaction with the ribosome, as well as the regulation of expression of translation elongation factors eIF4A1 and eEF-2. Inactivation of Ire1α leads to decreased protein synthesis rates that are associated with stalled ribosomes and a reduced number of sites for translation initiation. We demonstrate the distinctive sensitivity of neurons determined for the upper layer to translation rates. While eEF-2 is necessary for cortical lamination, eIF4A1 regulates the attainment of upper layer fate in a mechanism of translational control that is dependent on structural elements embedded in the 5’UTR of genes responsible for determining fate downstream of Ire1α. Our findings reveal the developmental control of ribosome dynamics as post-transcriptional mechanisms that coordinate the establishment of neuronal diversity and the assembly of cortical layers.

Texto integral

The neocortex is a complex structure responsible for higher-order cognitive abilities in mammals. It consists of six cell layers, each comprised of various subtypes of excitatory and inhibitory neurons. These neurons project their axons to specific targets within each layer. All neocortical projection neurons are generated by neural progenitor cells located in the proliferative ventricular zone. In recent decades, significant strides have been made in comprehending the transcriptional programs governing neuronal cell fate specification. Nonetheless, posttranscriptional mechanisms involved in this process remain largely unexplored.

Recently, we found that TrkC-T1, an isoform of the TrkC receptor lacking the kinase domain, determines the fate of corticofugal projection neurons (CFuPN). Our study reveals that the balance between TrkC-T1 and TrkC-TK+, a more widely recognized isoform containing the kinase domain, depends on the type of cell within the developing cortex. Additionally, we demonstrate that two RNA-binding proteins, Srsf1 and Elavl1, work in opposition to establish this balance. Additionally, our data suggests that Srsf1 stimulates the CFuPN fate while Elavl1 stimulates the callosal projection neuron (CPN) fate in vivo by regulating the different TrkC-T1 to TrkC-TK+ ratios.

In this study, we identified a protein translation-dependent mechanism that governs the cell fate switch in the developing neocortex. Our results demonstrate that Ire1α, the Inositol-Requiring Enzyme 1α, regulates global translation rates in the developing neocortex through its dynamic interaction with the ribosome, as well as the regulation of expression of translation elongation factors eIF4A1 and eEF-2. Inactivation of Ire1α leads to decreased protein synthesis rates that are associated with stalled ribosomes and a reduced number of sites for translation initiation. We demonstrate the distinctive sensitivity of neurons determined for the upper layer to translation rates. While eEF-2 is necessary for cortical lamination, eIF4A1 regulates the attainment of upper layer fate in a mechanism of translational control that is dependent on structural elements embedded in the 5’UTR of genes responsible for determining fate downstream of Ire1α. Our findings reveal the developmental control of ribosome dynamics as post-transcriptional mechanisms that coordinate the establishment of neuronal diversity and the assembly of cortical layers.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding sources. This study was funded by the Russian Science Foundation (project No. 21-65-00017).

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

×

Sobre autores

V. Tarabykin

Institute of Cell Biology and Neurobiology, Charité-Universitätsmedizin Berlin

Autor responsável pela correspondência
Email: victor.tarabykin@charite.de
Alemanha, Berlin

E. Borisova

Institute of Cell Biology and Neurobiology, Charité-Universitätsmedizin Berlin; Institute of Neurosciences, National Research Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod; Research Institute of Medical Genetics, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of Sciences

Email: victor.tarabykin@charite.de
Alemanha, Berlin; Nizhny Novgorod, Russian Federation; Tomsk, Russian Federation

Bibliografia

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial–SemDerivações 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».