Mokslininkai atrado pagrindinį baltymą, atsakingą už smegenų asimetriją
Paskutinį kartą peržiūrėta: 14.06.2024
Visas „iLive“ turinys yra peržiūrėtas medicinoje arba tikrinamas, kad būtų užtikrintas kuo didesnis faktinis tikslumas.
Mes turime griežtas įsigijimo gaires ir susiejamos tik su geros reputacijos žiniasklaidos svetainėmis, akademinių tyrimų institucijomis ir, jei įmanoma, medicininiu požiūriu peržiūrimais tyrimais. Atkreipkite dėmesį, kad skliausteliuose ([1], [2] ir tt) esantys numeriai yra paspaudžiami nuorodos į šias studijas.
Jei manote, kad bet koks mūsų turinys yra netikslus, pasenęs arba kitaip abejotinas, pasirinkite jį ir paspauskite Ctrl + Enter.
Genetiniai mechanizmai, kuriais grindžiami unikalūs smegenų kairiojo ir dešiniojo skirtumai, dabar geriau suprantami atliekant naujus tyrimus, kurie sudaro sąlygas geriau suprasti žmogaus sutrikimus, susijusius su smegenų asimetrija.
UCL, Wellcome Sanger instituto, Oksfordo universiteto ir kiti bendradarbiai nustatė, kad baltymas, vadinamas Cachd1, atlieka pagrindinį vaidmenį nustatant skirtingą nervų struktūrą ir funkcijas kiekvienoje smegenų pusėje. Tyrimas buvo paskelbtas Science.
Atlikę genetinius eksperimentus su zebražuvėmis, mokslininkai išsiaiškino, kad įvykus Cachd1 mutacijai dešinė smegenų pusė praranda įprastą asimetrinį vystymąsi ir tampa veidrodiniu kairiosios pusės vaizdu. Šis sutrikimas sukelia nenormalius nervinius ryšius, kurie turi įtakos smegenų funkcijai.
Šis atradimas atskleidžia genetinius mechanizmus, lemiančius smegenų asimetriją – reiškinį, pastebėtą daugelyje gyvūnų rūšių, įskaitant žmones. Šių procesų supratimas gali padėti geriau suprasti žmogaus sutrikimus, kurių metu sutrinka smegenų asimetrija, pvz., šizofrenija, Alzheimerio liga ir autizmo spektro sutrikimai.
Nepaisant veidrodinės anatomijos, kairiojo ir dešiniojo žmogaus smegenų pusrutulių funkciniai skirtumai turi įtakos nervų ryšiams ir pažinimo procesams, pvz., kalbai. Vis dar menkai suprantama, kaip atsiranda šie kairės ir dešinės nervų grandinės skirtumai.
Naudodami zebrafą – gerai žinomą pavyzdinį organizmą smegenų vystymuisi tirti dėl skaidrių embrionų – mokslininkai nusprendė ištirti, kaip Cachd1 gali paveikti smegenų asimetriją.
Komanda nustatė, kad mutavus Cachd1, smegenų sritis, vadinama habenula, praranda įprastą kairės ir dešinės skirtumą. Dešinės pusės neuronai tampa panašūs į kairėje pusėje esančius neuronus, sutrikdydami nervinius ryšius habenuloje ir galinčius paveikti jos funkciją.
Cachd1 išjungimas naudojant morfolinus sukelia dvišalę simetriją. (A-B) Nugaros vaizdas praėjus 4 dienoms po nesušvirkštų laukinių tipų ir cachd1 morfolino sušvirkštų lervų apvaisinimo po viso kalno in situ hibridizacijos, naudojant antisensinius ribozondus prieš asimetrinius dorsalinius habenula žymenis kctd12.1. (C) Pusiau kiekybinė RT-PCR cachd1 nuorašams. Šaltinis: Mokslas (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Baltymų surišimo eksperimentai parodė, kad Cachd1 jungiasi prie dviejų receptorių, kurie leidžia ląstelėms bendrauti per Wnt signalizacijos kelią – vieną iš intensyviausiai ištirtų ląstelių komunikacijos kelių, atliekančių svarbų vaidmenį ankstyvame vystymesi, kamieninių ląstelių formavime ir daugelyje ligų.
Be to, atrodo, kad Cachd1 įtaka būdinga dešiniajai smegenų pusei, o tai rodo, kad yra nežinomas slopinantis faktorius, ribojantis jo aktyvumą kairėje pusėje. Nors visos detalės dar nėra išaiškintos, įrodymai tvirtai rodo, kad Cachd1 vaidina pagrindinį vaidmenį nustatant skirtumą tarp kairiosios ir dešiniosios besivystančios smegenų pusės, reguliuojant ląstelių ryšį būtent dešinėje.
Būsimuose tyrimuose bus tiriama, ar Cachd1 turi kitų svarbių funkcijų, susijusių su Wnt keliu.
„Tai buvo labai bendradarbiaujantis projektas, kuriam buvo labai naudingas tarpdisciplininis požiūris – genetika, biochemija ir struktūrinė biologija susijungė, kad geriau suprastų kairės ir dešinės asimetrijos smegenyse susiformavimą, taip pat identifikuotų naują komponentą. Svarbus signalizacijos kelias, turintis daugybę vaidmenų sveikatos ir ligų srityje“, – sako dr. Garethas Powellas, tyrimo bendraautoris, buvęs Wellcome Sanger instituto doktorantas ir dabar UCL Ląstelių ir vystymosi biologijos katedros narys.
„Džiaugiuosi, kad buvo paskelbtas šis labai bendradarbiaujantis tyrimas, kuriame dalyvavo daug talentingų žmonių, turinčių skirtingus mokslinius interesus ir įgūdžius iš skirtingų institucijų. Kartu komanda leido mums padaryti įdomių naujų atradimų tiek Wnt signalizacijos kelyje, tiek smegenų asimetrijos vystymosi srityje“, – sako profesorius Steve'as Wilsonas, vyresnysis tyrimo autorius iš UCL Ląstelių ir vystymosi biologijos katedros.