Научници откривају кључни протеин одговоран за асиметрију мозга

Генетски механизми који леже у основи јединствених разлика између леве и десне стране мозга сада су боље схваћени захваљујући новим истраживањима, отварајући пут бољем разумевању људских поремећаја повезаних са абнормалном асиметријом мозга.

Протеин назван Cachd1 игра кључну улогу у успостављању различите неуронске структуре и функције на свакој страни мозга, открили су истраживачи са UCL-а, Института Wellcome Sanger, Универзитета у Оксфорду и други коаутори. Студија је објављена у часопису Science.

Спровођењем генетских експеримената на зебрицама, истраживачи су открили да када је Cachd1 мутиран, десна страна мозга губи свој нормалан асиметрични развој и постаје огледална слика леве стране. Овај поремећај узрокује абнормалну неуронску повезаност, што утиче на функцију мозга.

Ово откриће баца светло на генетске механизме који леже у основи асиметрије мозга, феномена који се примећује код многих животињских врста, укључујући и људе. Разумевање ових процеса може довести до бољег разумевања људских поремећаја код којих је асиметрија мозга поремећена, као што су шизофренија, Алцхајмерова болест и поремећаји из аутистичног спектра.

Упркос њиховој анатомији огледалног облика, лева и десна хемисфера људског мозга имају функционалне разлике које утичу на неуронске везе и когнитивне процесе као што је језик. Како настају ове разлике у неуронским колима између леве и десне хемисфере још увек није добро схваћено.

Користећи зебрицу - добро познати моделни организам за проучавање развоја мозга због својих транспарентних ембриона - истраживачи су кренули да проуче како Cachd1 може утицати на асиметрију мозга.

Тим је открио да када Cachd1 мутира, регион мозга назван хабенула губи своју нормалну разлику између леве и десне стране. Неурони на десној страни постају слични неуронима на левој страни, што ремети неуронске везе у хабенули и потенцијално утиче на њену функцију.

Нокдаун cachd1 употребом морфолина доводи до билатералне симетрије. (АБ) Дорзални поглед 4 дана након оплодње код неињектованих ларви дивљег типа и ларви cachd1 морфолино ињектираних након in situ хибридизације целог организма коришћењем антисенс рибопроба против асиметричног маркера дорзалне хабенуле kctd12.1. (Ц) Семиквантитативна RT-PCR cachd1 транскрипата. Извор: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

Експерименти везивања протеина показали су да се Cachd1 везује за два рецептора који омогућавају ћелијама да комуницирају путем Wnt сигналног пута, једног од најинтензивније проучаваних ћелијских комуникационих путева, који игра важну улогу у раном развоју, формирању матичних ћелија и многим болестима.

Штавише, ефекти Cachd1 изгледа да су специфични за десну страну мозга, што сугерише да постоји непознати инхибиторни фактор који ограничава његову активност на левој страни. Иако сви детаљи још нису јасни, подаци снажно указују на то да Cachd1 игра кључну улогу у успостављању разлике између леве и десне стране мозга у развоју регулисањем ћелијске комуникације посебно на десној страни.

Будуће студије ће испитати да ли Cachd1 има друге важне функције повезане са Wnt путем.

„Ово је био пројекат заснован на великој сарадњи који је имао велике користи од интердисциплинарног приступа – генетика, биохемија и структурна биологија су се удружиле како би боље разумеле успостављање лево-десне асиметрије у мозгу, као и идентификовале нову компоненту важног сигналног пута са вишеструким улогама у здрављу и болестима“, каже др Гарет Пауел, коаутор студије, бивши докторант Института Велком Сангер, а сада члан Одељења за ћелијску и развојну биологију Универзитета у Лондону (UCL).

„Одушевљен сам што видим објављивање ове веома заједничке студије, која је окупила многе талентоване људе са различитим истраживачким интересовањима и вештинама из различитих института. Заједно, тим нам је омогућио да направимо узбудљива нова открића о Wnt сигналном путу и развоју асиметрије мозга“, рекао је професор Стив Вилсон, главни аутор студије и члан Одељења за ћелијску и развојну биологију Универзитета у Лондону (UCL).