Naukowcy odkryli kluczowe białko odpowiedzialne za asymetrię mózgu
Ostatnia recenzja: 14.06.2024
Cała zawartość iLive jest sprawdzana medycznie lub sprawdzana pod względem faktycznym, aby zapewnić jak największą dokładność faktyczną.
Mamy ścisłe wytyczne dotyczące pozyskiwania i tylko linki do renomowanych serwisów medialnych, akademickich instytucji badawczych i, o ile to możliwe, recenzowanych badań medycznych. Zauważ, że liczby w nawiasach ([1], [2] itd.) Są linkami do tych badań, które można kliknąć.
Jeśli uważasz, że któraś z naszych treści jest niedokładna, nieaktualna lub w inny sposób wątpliwa, wybierz ją i naciśnij Ctrl + Enter.
Mechanizmy genetyczne leżące u podstaw unikalnych różnic między lewą a prawą stroną mózgu są obecnie lepiej poznane dzięki nowym badaniom, torując drogę do lepszego zrozumienia ludzkich zaburzeń związanych z asymetrią mózgu.
Białko o nazwie Cachd1 odgrywa kluczową rolę w ustalaniu odmiennej struktury neuronowej i funkcji każdej strony mózgu, odkryli naukowcy z UCL, Wellcome Sanger Institute, University of Oxford i inni współpracownicy. Badanie zostało opublikowane w Science.
Przeprowadzając eksperymenty genetyczne na danio pręgowanym, naukowcy odkryli, że gdy występuje mutacja Cachd1, prawa półkula mózgu traci swój normalny asymetryczny rozwój i staje się lustrzanym odbiciem lewej strony. To zaburzenie powoduje nieprawidłowe połączenia nerwowe, które wpływają na funkcjonowanie mózgu.
To odkrycie rzuca światło na mechanizmy genetyczne leżące u podstaw asymetrii mózgu, zjawiska obserwowanego u wielu gatunków zwierząt, w tym u ludzi. Zrozumienie tych procesów może doprowadzić do lepszego zrozumienia ludzkich zaburzeń, w których asymetria mózgu jest zaburzona, takich jak schizofrenia, choroba Alzheimera i zaburzenia ze spektrum autyzmu.
Pomimo anatomii lustrzanej, lewa i prawa półkula ludzkiego mózgu mają różnice funkcjonalne, które wpływają na połączenia nerwowe i procesy poznawcze, takie jak język. W jaki sposób powstają te różnice w obwodach neuronowych między lewą a prawą stroną, jest nadal słabo poznane.
Wykorzystując danio pręgowanego — dobrze znany organizm modelowy do badania rozwoju mózgu dzięki przezroczystym zarodkom — naukowcy postanowili zbadać, w jaki sposób Cachd1 może wpływać na asymetrię mózgu.
Zespół odkrył, że gdy Cachd1 ulega mutacji, obszar mózgu zwany habenula traci swoje normalne rozróżnienie między lewą a prawą stroną. Neurony po prawej stronie stają się podobne do neuronów po lewej stronie, zakłócając połączenia neuronowe w habenula i potencjalnie wpływając na jej funkcję.
Wyłączenie cachd1 za pomocą morfolin powoduje symetrię dwustronną. (A-B) Widok grzbietowy 4 dni po zapłodnieniu dzikich typów bez iniekcji i larw z wstrzykniętym morfolino cachd1 po hybrydyzacji in situ całego preparatu przy użyciu rybosond antysensowych przeciwko asymetrycznym markerom grzbietowej habenuli kctd12.1. (C) Półilościowa RT-PCR dla transkryptów cachd1. Źródło: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Eksperymenty wiązania białek wykazały, że Cachd1 wiąże się z dwoma receptorami, które umożliwiają komórkom komunikację za pośrednictwem szlaku sygnałowego Wnt, jednego z najintensywniej badanych szlaków komunikacji komórkowej, który odgrywa ważną rolę we wczesnym rozwoju, tworzeniu komórek macierzystych i wielu chorobach. p>
Ponadto wpływ Cachd1 wydaje się być specyficzny dla prawej półkuli mózgu, co sugeruje obecność nieznanego czynnika hamującego ograniczającego jego aktywność po lewej stronie. Chociaż pełne szczegóły nie zostały jeszcze wyjaśnione, dowody silnie wskazują, że Cachd1 odgrywa kluczową rolę w ustalaniu rozróżnienia między lewą i prawą stroną rozwijającego się mózgu, regulując komunikację komórkową, szczególnie po prawej stronie.
Przyszłe badania sprawdzą, czy Cachd1 ma inne ważne funkcje związane ze szlakiem Wnt.
„Był to projekt oparty na ścisłej współpracy, który w dużym stopniu skorzystał na interdyscyplinarnym podejściu — genetyka, biochemia i biologia strukturalna połączyły siły, aby lepiej zrozumieć powstawanie asymetrii lewej i prawej strony mózgu, a także zidentyfikować nowy składnik ważnego szlaku sygnałowego o wielu rolach w zdrowiu i chorobie”, mówi dr Gareth Powell, współautor badania, były doktorant w Wellcome Sanger Institute, a obecnie członek Wydziału Biologii Komórkowej i Rozwojowej UCL.
„Cieszę się, że opublikowano wyniki tych wysoce wspólnych badań, które zgromadziły wiele utalentowanych osób o różnych zainteresowaniach naukowych i umiejętnościach z różnych instytucji. Wspólnie zespół umożliwił nam dokonanie ekscytujących nowych odkryć zarówno w szlaku sygnałowym Wnt, jak i w rozwoju asymetrii mózgu”, mówi profesor Steve Wilson, starszy autor badania z Wydziału Biologii Komórkowej i Rozwoju UCL.