Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια βασική πρωτεΐνη που είναι υπεύθυνη για την ασυμμετρία του εγκεφάλου
Τελευταία επισκόπηση: 14.06.2024
Όλα τα περιεχόμενα του iLive ελέγχονται ιατρικά ή ελέγχονται για να διασφαλιστεί η όσο το δυνατόν ακριβέστερη ακρίβεια.
Έχουμε αυστηρές κατευθυντήριες γραμμές προμήθειας και συνδέουμε μόνο με αξιόπιστους δικτυακούς τόπους πολυμέσων, ακαδημαϊκά ερευνητικά ιδρύματα και, όπου είναι δυνατόν, ιατρικά επισκοπικά μελέτες. Σημειώστε ότι οι αριθμοί στις παρενθέσεις ([1], [2], κλπ.) Είναι σύνδεσμοι με τις οποίες μπορείτε να κάνετε κλικ σε αυτές τις μελέτες.
Εάν πιστεύετε ότι κάποιο από το περιεχόμενό μας είναι ανακριβές, παρωχημένο ή αμφισβητήσιμο, παρακαλώ επιλέξτε το και πατήστε Ctrl + Enter.
Οι γενετικοί μηχανισμοί που διέπουν τις μοναδικές διαφορές αριστερά-δεξιά του εγκεφάλου γίνονται πλέον καλύτερα κατανοητοί μέσω νέας έρευνας, ανοίγοντας το δρόμο για καλύτερη κατανόηση των ανθρώπινων διαταραχών που σχετίζονται με την ασυμμετρία του εγκεφάλου.
Μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Cachd1 παίζει βασικό ρόλο στην καθιέρωση της διαφορετικής νευρικής δομής και λειτουργίας κάθε πλευράς του εγκεφάλου, ανακάλυψαν ερευνητές από το UCL, το Ινστιτούτο Wellcome Sanger, το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και άλλοι συνεργάτες. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Science.
Διεξάγοντας γενετικά πειράματα σε ζέβρα, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι όταν συμβαίνει η μετάλλαξη Cachd1, η δεξιά πλευρά του εγκεφάλου χάνει την κανονική ασύμμετρη ανάπτυξή της και γίνεται κατοπτρική εικόνα της αριστερής πλευράς. Αυτή η διαταραχή προκαλεί μη φυσιολογικές νευρικές συνδέσεις που επηρεάζουν τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Αυτή η ανακάλυψη ρίχνει φως στους γενετικούς μηχανισμούς που κρύβονται πίσω από την ασυμμετρία του εγκεφάλου, ένα φαινόμενο που παρατηρείται σε πολλά είδη ζώων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Η κατανόηση αυτών των διαδικασιών μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση των ανθρώπινων διαταραχών στις οποίες διαταράσσεται η ασυμμετρία του εγκεφάλου, όπως η σχιζοφρένεια, η νόσος του Αλτσχάιμερ και οι διαταραχές του φάσματος του αυτισμού.
Παρά την ανατομία του καθρέφτη, το αριστερό και το δεξί ημισφαίριο του ανθρώπινου εγκεφάλου έχουν λειτουργικές διαφορές που επηρεάζουν τις νευρικές συνδέσεις και τις γνωστικές διαδικασίες, όπως η γλώσσα. Το πώς προκύπτουν αυτές οι διαφορές αριστερά-δεξιά στο νευρωνικό κύκλωμα είναι ακόμα ελάχιστα κατανοητό.
Χρησιμοποιώντας zebrafish—έναν γνωστό πρότυπο οργανισμό για τη μελέτη της ανάπτυξης του εγκεφάλου χάρη στα διαφανή έμβρυά τους—οι ερευνητές ξεκίνησαν να μελετήσουν πώς το Cachd1 μπορεί να επηρεάσει την ασυμμετρία του εγκεφάλου.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι όταν το Cachd1 μεταλλάσσεται, μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται habenula χάνει τη φυσιολογική της διάκριση αριστερά-δεξιά. Οι νευρώνες στη δεξιά πλευρά γίνονται παρόμοιοι με τους νευρώνες στην αριστερή πλευρά, διακόπτοντας τις νευρικές συνδέσεις στο habenula και δυνητικά επηρεάζοντας τη λειτουργία του.
Η καταστροφή του cachd1 με χρήση μορφολίνου έχει ως αποτέλεσμα τη διμερή συμμετρία. (Α-Β) Ραχιαία όψη 4 ημέρες μετά τη γονιμοποίηση άγριων τύπων που δεν έχουν εγχυθεί και προνύμφες που έχουν εγχυθεί με μορφολίνη cachd1 μετά από υβριδισμό in situ σε ολόκληρη τη βάση χρησιμοποιώντας αντιπληροφοριακούς ριβοανιχνευτές έναντι ασύμμετρων δεικτών ραχιαίων χαμπενουλών kctd12.1. (Γ) Ημιποσοτική RT-PCR για μεταγραφές cachd1. Πηγή: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Πειράματα δέσμευσης πρωτεϊνών έδειξαν ότι το Cachd1 συνδέεται με δύο υποδοχείς που επιτρέπουν στα κύτταρα να επικοινωνούν μέσω της οδού σηματοδότησης Wnt, μιας από τις πιο εντατικά μελετημένες οδούς επικοινωνίας κυττάρων που παίζει σημαντικό ρόλο στην πρώιμη ανάπτυξη, στο σχηματισμό βλαστοκυττάρων και σε πολλές ασθένειες. / p>
Επιπλέον, η επίδραση του Cachd1 φαίνεται να είναι συγκεκριμένη στη δεξιά πλευρά του εγκεφάλου, υποδηλώνοντας την παρουσία ενός άγνωστου ανασταλτικού παράγοντα που περιορίζει τη δραστηριότητά του στην αριστερή πλευρά. Αν και οι πλήρεις λεπτομέρειες δεν έχουν ακόμη διευκρινιστεί, τα στοιχεία υποδηλώνουν έντονα ότι το Cachd1 παίζει βασικό ρόλο στη διάκριση μεταξύ της αριστερής και της δεξιάς πλευράς του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου, ρυθμίζοντας την κυτταρική επικοινωνία ειδικά στη δεξιά πλευρά.
Μελλοντικές μελέτες θα εξετάσουν εάν το Cachd1 έχει άλλες σημαντικές λειτουργίες που σχετίζονται με το μονοπάτι Wnt.
"Αυτό ήταν ένα άκρως συνεργατικό έργο που ωφελήθηκε σε μεγάλο βαθμό από μια διεπιστημονική προσέγγιση - η γενετική, η βιοχημεία και η δομική βιολογία συγκεντρώθηκαν για να κατανοήσουν καλύτερα την καθιέρωση της ασυμμετρίας αριστερά-δεξιά στον εγκέφαλο, καθώς και να προσδιορίσουν ένα νέο στοιχείο ενός σημαντικό μονοπάτι σηματοδότησης με πολλαπλούς ρόλους στην υγεία και τις ασθένειες», λέει ο Δρ Gareth Powell, συν-συγγραφέας της μελέτης, πρώην διδακτορικός φοιτητής στο Ινστιτούτο Wellcome Sanger και τώρα μέλος του Τμήματος Κυτταρικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας του UCL.
"Είμαι στην ευχάριστη θέση να βλέπω τη δημοσίευση αυτής της άκρως συνεργατικής έρευνας, η οποία συγκέντρωσε πολλούς ταλαντούχους ανθρώπους με διαφορετικά επιστημονικά ενδιαφέροντα και δεξιότητες από διαφορετικά ιδρύματα. Μαζί, η ομάδα μας έδωσε τη δυνατότητα να κάνουμε συναρπαστικές νέες ανακαλύψεις τόσο στο μονοπάτι σηματοδότησης Wnt όσο και στην ανάπτυξη της ασυμμετρίας του εγκεφάλου», λέει ο καθηγητής Steve Wilson, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης από το Τμήμα Κυτταρικής και Αναπτυξιακής Βιολογίας του UCL.