Forskare har upptäckt ett nyckelprotein som är ansvarigt för hjärnasymmetri
Senast recenserade: 14.06.2024
Allt iLive-innehåll är mediekontrollerat eller faktiskt kontrollerat för att säkerställa så mycket faktuell noggrannhet som möjligt.
Vi har strikta sourcing riktlinjer och endast länk till välrenommerade media webbplatser, akademiska forskningsinstitut och, när det är möjligt, medicinsk peer granskad studier. Observera att siffrorna inom parentes ([1], [2] etc.) är klickbara länkar till dessa studier.
Om du anser att något av vårt innehåll är felaktigt, omodernt eller på annat sätt tveksamt, välj det och tryck på Ctrl + Enter.
De genetiska mekanismerna bakom hjärnans unika vänster-högerskillnader förstås nu bättre genom ny forskning, vilket banar väg för en bättre förståelse av mänskliga störningar associerade med hjärnasymmetri.
Ett protein som heter Cachd1 spelar en nyckelroll för att etablera olika neurala strukturer och funktioner på varje sida av hjärnan, har forskare från UCL, Wellcome Sanger Institute, University of Oxford och andra medarbetare funnit. Studien publicerades i Science.
Genom att utföra genetiska experiment på zebrafisk upptäckte forskare att när Cachd1-mutationen inträffar förlorar den högra sidan av hjärnan sin normala asymmetriska utveckling och blir en spegelbild av vänster sida. Denna störning orsakar onormala neurala anslutningar som påverkar hjärnans funktion.
Denna upptäckt kastar ljus över de genetiska mekanismerna bakom hjärnasymmetri, ett fenomen som observeras hos många djurarter, inklusive människor. Att förstå dessa processer kan leda till en bättre förståelse av mänskliga störningar där hjärnasymmetri är störd, såsom schizofreni, Alzheimers sjukdom och autismspektrumstörningar.
Trots sin spegelanatomi har den mänskliga hjärnans vänstra och högra hjärnhalva funktionsskillnader som påverkar neurala kopplingar och kognitiva processer som språk. Hur dessa vänster-höger-skillnader i neurala kretsar uppstår är fortfarande dåligt förstått.
Med hjälp av zebrafisk – en välkänd modellorganism för att studera hjärnans utveckling tack vare deras transparenta embryon – försökte forskarna studera hur Cachd1 kan påverka hjärnasymmetri.
Teamet fann att när Cachd1 muteras, förlorar en del av hjärnan som kallas habenula sin normala åtskillnad mellan vänster och höger. Neuroner på höger sida blir lika nervceller på vänster sida, vilket stör neurala anslutningar i habenula och potentiellt påverkar dess funktion.
Knockdown av cachd1 med morpholinos resulterar i bilateral symmetri. (A-B) Ryggvy vid 4 dagar efter befruktning av oinjicerade vilda typer och cachd1 morfolino-injicerade larver efter helmonterad in situ hybridisering med antisense riboprober mot asymmetriska dorsala habenula-markörer kctd12.1. (C) Semikvantitativ RT-PCR för cachd1-transkript. Källa: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Proteinbindningsexperiment har visat att Cachd1 binder till två receptorer som tillåter celler att kommunicera via Wnt-signalvägen, en av de mest intensivt studerade cellkommunikationsvägarna som spelar viktiga roller i tidig utveckling, stamcellsbildning och många sjukdomar.
Dessutom verkar påverkan av Cachd1 vara specifik för den högra sidan av hjärnan, vilket tyder på närvaron av en okänd hämmande faktor som begränsar dess aktivitet på vänster sida. Även om de fullständiga detaljerna ännu inte har klarlagts, tyder bevis starkt på att Cachd1 spelar en nyckelroll för att fastställa skillnaden mellan vänster och höger sida av den utvecklande hjärnan genom att reglera cellulär kommunikation specifikt på höger sida.
Framtida studier kommer att undersöka om Cachd1 har andra viktiga funktioner förknippade med Wnt-vägen.
"Detta var ett mycket samarbetsprojekt som hade stor nytta av ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt - genetik, biokemi och strukturbiologi gick samman för att bättre förstå etableringen av vänster-höger-asymmetri i hjärnan, samt identifiera en ny komponent i en viktig signalväg med flera roller i hälsa och sjukdom”, säger Dr Gareth Powell, medförfattare till studien, tidigare doktorand vid Wellcome Sanger Institute och nu medlem av UCL:s avdelning för cell- och utvecklingsbiologi.
”Jag är glad över att se publiceringen av denna mycket samarbetsvilliga forskning, som samlade många begåvade människor med olika vetenskapliga intressen och kunskaper från olika institutioner. Tillsammans har teamet gjort det möjligt för oss att göra spännande nya upptäckter inom både Wnt-signalvägen och utvecklingen av hjärnasymmetri”, säger professor Steve Wilson, senior författare till studien från UCL:s avdelning för cell- och utvecklingsbiologi.