Вчені виявили ключовий білок, відповідальний за асиметрію мозку
Останній перегляд: 14.06.2024
Весь контент iLive перевіряється медичними експертами, щоб забезпечити максимально можливу точність і відповідність фактам.
У нас є строгі правила щодо вибору джерел інформації та ми посилаємося тільки на авторитетні сайти, академічні дослідницькі інститути і, по можливості, доведені медичні дослідження. Зверніть увагу, що цифри в дужках ([1], [2] і т. д.) є інтерактивними посиланнями на такі дослідження.
Якщо ви вважаєте, що який-небудь з наших матеріалів є неточним, застарілим або іншим чином сумнівним, виберіть його і натисніть Ctrl + Enter.
Генетичні механізми, що лежать в основі унікальних відмінностей лівого та правого мозку, тепер краще зрозумілі завдяки новим дослідженням, що відкриває шлях до кращого розуміння людських розладів, пов’язаних з асиметрією мозку.
Дослідники з UCL, Інституту Велкома Сенгера, Оксфордського університету та інших співробітників виявили, що білок під назвою Cachd1 відіграє ключову роль у встановленні різних нейронних структур і функцій кожної сторони мозку. Дослідження було опубліковано в Science.
Проводячи генетичні експерименти на рибках даніо, дослідники виявили, що коли відбувається мутація Cachd1, права сторона мозку втрачає свій нормальний асиметричний розвиток і стає дзеркальним відображенням лівої сторони. Цей розлад викликає аномальні нейронні зв’язки, які впливають на роботу мозку.
Це відкриття проливає світло на генетичні механізми, що лежать в основі асиметрії мозку, явища, яке спостерігається у багатьох видів тварин, включаючи людей. Розуміння цих процесів може привести до кращого розуміння розладів людини, при яких порушується асиметрія мозку, таких як шизофренія, хвороба Альцгеймера та розлади аутистичного спектру.
Попри свою дзеркальну анатомію, ліва та права півкулі людського мозку мають функціональні відмінності, які впливають на нейронні зв’язки та когнітивні процеси, наприклад мову. Як виникають ці ліво-праві відмінності в нейронних схемах, досі погано зрозуміло.
Використовуючи рибок даніо — відомий модельний організм для вивчення розвитку мозку завдяки їхнім прозорим ембріонам — дослідники вирішили вивчити, як Cachd1 може впливати на асиметрію мозку.
Команда виявила, що коли Cachd1 мутує, ділянка мозку під назвою habenula втрачає нормальне розрізнення лівого та правого. Нейрони правого боку стають схожими на нейрони лівого боку, порушуючи нейронні зв’язки в габенулі та потенційно впливаючи на її функцію.
Нокдаун cachd1 за допомогою морфоліно призводить до двосторонньої симетрії. (A-B) Дорсальний вид через 4 дні після запліднення неін’єкційних диких типів і личинок cachd1, ін’єкційованих морфоліно, після повної гібридизації in situ з використанням антисмислових рибозондів проти асиметричних дорсальних маркерів habenula kctd12.1. (C) Напівкількісна RT-PCR для транскриптів cachd1. Джерело: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Експерименти зі зв’язуванням білка показали, що Cachd1 зв’язується з двома рецепторами, які дозволяють клітинам спілкуватися через сигнальний шлях Wnt, один із найбільш інтенсивно досліджуваних шляхів клітинного зв’язку, який відіграє важливу роль у ранньому розвитку, формуванні стовбурових клітин і багатьох захворюваннях.
Крім того, вплив Cachd1 виявляється специфічним для правої частини мозку, що свідчить про наявність невідомого гальмівного фактора, що обмежує його активність у лівій частині. Хоча всі деталі ще не з’ясовані, дані переконливо свідчать про те, що Cachd1 відіграє ключову роль у встановленні різниці між лівою та правою сторонами мозку, що розвивається, регулюючи стільниковий зв’язок саме на правій стороні.
Майбутні дослідження перевірять, чи виконує Cachd1 інші важливі функції, пов’язані з шляхом Wnt.
«Це був дуже спільний проект, який отримав значну користь від міждисциплінарного підходу — генетика, біохімія та структурна біологія об’єдналися, щоб краще зрозуміти встановлення асиметрії ліво-право в мозку, а також визначити новий компонент важливий сигнальний шлях із багатьма ролями у здоров’ї та хворобах», – каже д-р Гарет Пауелл, співавтор дослідження, колишній докторант Інституту Велкома Сенгера, а нині член відділу клітинної біології та біології розвитку UCL.
«Мені приємно бачити публікацію цього надзвичайно спільного дослідження, яке об’єднало багато талановитих людей із різними науковими інтересами та навичками з різних установ. Разом команда дозволила нам зробити нові захоплюючі відкриття як у сигнальному шляху Wnt, так і в розвитку асиметрії мозку», — каже професор Стів Вілсон, старший автор дослідження з відділу клітинної та біології розвитку UCL.