Учени откриха ключов протеин, отговорен за асиметрията на мозъка
Последно прегледани: 14.06.2024
Цялото съдържание на iLive е медицински прегледано или е проверено, за да се гарантира възможно най-голяма точност.
Имаме строги насоки за снабдяване и само свързваме реномирани медийни сайтове, академични изследователски институции и, когато е възможно, медицински проучвания, които се разглеждат от специалисти. Имайте предвид, че номерата в скоби ([1], [2] и т.н.) са линкове към тези проучвания.
Ако смятате, че някое от съдържанието ни е неточно, остаряло или под съмнение, моля, изберете го и натиснете Ctrl + Enter.
Генетичните механизми, лежащи в основата на уникалните разлики между ляво и дясно в мозъка, сега се разбират по-добре чрез нови изследвания, проправяйки пътя за по-добро разбиране на човешките разстройства, свързани с мозъчна асиметрия.
Протеин, наречен Cachd1, играе ключова роля в установяването на различната нервна структура и функция на всяка страна на мозъка, установиха изследователи от UCL, Wellcome Sanger Institute, Оксфордския университет и други сътрудници. Проучването е публикувано в Science.
Чрез провеждане на генетични експерименти върху риба зебра, изследователите откриха, че когато възникне мутация Cachd1, дясната страна на мозъка губи нормалното си асиметрично развитие и се превръща в огледален образ на лявата страна. Това разстройство причинява анормални невронни връзки, които засягат мозъчната функция.
Това откритие хвърля светлина върху генетичните механизми, лежащи в основата на мозъчната асиметрия, феномен, наблюдаван при много животински видове, включително хора. Разбирането на тези процеси може да доведе до по-добро разбиране на човешките разстройства, при които мозъчната асиметрия е нарушена, като шизофрения, болест на Алцхаймер и разстройства от аутистичния спектър.
Въпреки огледалната си анатомия, лявото и дясното полукълбо на човешкия мозък имат функционални разлики, които засягат невронните връзки и когнитивните процеси като езика. Все още е слабо разбрано как възникват тези ляво-десни разлики в невронните вериги.
Използвайки риба зебра - добре познат модел на организъм за изучаване на развитието на мозъка благодарение на техните прозрачни ембриони - изследователите се заеха да проучат как Cachd1 може да повлияе на мозъчната асиметрия.
Екипът установи, че когато Cachd1 е мутиран, област от мозъка, наречена habenula, губи нормалното си разграничение между ляво и дясно. Невроните от дясната страна стават подобни на невроните от лявата страна, нарушавайки невронните връзки в хабенулата и потенциално засягайки нейната функция.
Нокдаун на cachd1 с помощта на морфолино води до двустранна симетрия. (A-B) Дорсален изглед на 4 дни след оплождането на неинжектирани диви типове и cachd1 морфолино-инжектирани ларви след цялостна in situ хибридизация с използване на антисенс рибопроби срещу асиметрични дорзални хабенулни маркери kctd12.1. (C) Полуколичествена RT-PCR за cachd1 транскрипти. Източник: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Експериментите за свързване на протеини показват, че Cachd1 се свързва с два рецептора, които позволяват на клетките да комуникират чрез Wnt сигналния път, един от най-интензивно изследваните пътища за клетъчна комуникация, който играе важна роля в ранното развитие, образуването на стволови клетки и много заболявания.
В допълнение, влиянието на Cachd1 изглежда е специфично за дясната страна на мозъка, което предполага наличието на неизвестен инхибиторен фактор, ограничаващ неговата активност от лявата страна. Въпреки че пълните подробности все още не са изяснени, доказателствата категорично сочат, че Cachd1 играе ключова роля в установяването на разликата между лявата и дясната страна на развиващия се мозък, като регулира клетъчната комуникация специално от дясната страна.
Бъдещи проучвания ще проучат дали Cachd1 има други важни функции, свързани с пътя на Wnt.
„Това беше силно съвместен проект, който извлече голяма полза от интердисциплинарния подход – генетиката, биохимията и структурната биология се обединиха, за да разберат по-добре установяването на ляво-дясна асиметрия в мозъка, както и да идентифицират нов компонент на важен сигнален път с многобройни роли в здравето и болестите,” казва д-р Гарет Пауъл, съавтор на изследването, бивш докторант в Wellcome Sanger Institute и сега член на Катедрата по клетъчна и биология на развитието на UCL.
„Радвам се да видя публикуването на това силно съвместно изследване, което събра много талантливи хора с различни научни интереси и умения от различни институции. Заедно екипът ни даде възможност да направим вълнуващи нови открития както в Wnt сигналния път, така и в развитието на мозъчна асиметрия“, казва професор Стив Уилсън, старши автор на изследването от Катедрата по клетъчна и биология на развитието на UCL.