Genetiniai mechanizmai, slypintys dėl unikalių smegenų kairiojo ir dešiniojo skirtumų, dabar geriau suprantami atlikus naujus tyrimus, kurie sudaro sąlygas geriau suprasti žmogaus sutrikimus, kai sutrikdoma smegenų asimetrija.
UCL, Wellcome Sanger instituto, Oksfordo universiteto ir kitų bendradarbių mokslininkai nustatė, kad baltymas, vadinamas Cachd1, atlieka lemiamą vaidmenį nustatant atskirus neuroninius laidus ir funkcijas kiekvienoje smegenų pusėje. Tyrimas publikuojamas žurnale Mokslas.
Atlikdami genetinius zebražuvių atrankos eksperimentus, mokslininkai atskleidė, kad kai Cachd1 buvo mutavęs, dešinė smegenų pusė prarado įprastą asimetrinį vystymąsi ir atspindėjo kairę pusę. Šis sutrikimas sukėlė nenormalų nervinį laidą, kuris turėjo įtakos smegenų funkcijai.
Šis atradimas atskleidžia genetinius mechanizmus, kuriais grindžiama smegenų asimetrija – reiškinys, stebimas daugelyje gyvūnų rūšių, įskaitant žmones. Šių procesų supratimas galėtų padėti geriau suprasti žmogaus sutrikimus, kai sutrinka smegenų asimetrija, pavyzdžiui, šizofrenija, Alzheimerio liga ir autizmo spektro sutrikimai.
Nepaisant veidrodinio vaizdo anatomijos, kairysis ir dešinysis žmogaus smegenų pusrutuliai turi funkcinių skirtumų, kurie turi įtakos nervų ryšiams ir pažinimo procesams, pavyzdžiui, kalbai. Menkai suprantama, kaip atsiranda šie kairiojo ir dešiniojo nervinių grandinių skirtumai.
Naudodami zebrafą – gerai žinomą pavyzdinį smegenų vystymosi organizmą dėl skaidrių embrionų – tyrėjai nusprendė ištirti, kaip Cachd1 gali paveikti smegenų asimetriją.
Komanda nustatė, kad kai Cachd1 buvo mutavęs, smegenų sritis, vadinama habenula1, prarado įprastus kairės ir dešinės skirtumus. Dešinėje pusėje esantys neuronai atrodė kaip kairėje esantys, sutrikdantys nervinius ryšius habenuloje ir galintys paveikti jos funkciją.
Baltymų surišimo eksperimentai atskleidė, kad Cachd1 jungiasi prie dviejų receptorių, leidžiančių ląstelėms bendrauti per Wnt signalizacijos kelią – vieną intensyviausiai ištirtų ląstelių komunikacijos kelių, atliekančių gyvybiškai svarbų vaidmenį ankstyvojo vystymosi, kamieninių ląstelių formavimosi ir daugelio ligų metu.
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 neatskleistos, įrodymai tvirtai rodo, kad Cachd1 vaidina lemiamą vaidmenį nustatant skirtumus 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 svarbaus signalizacijos komponentą. kelias, turintis daug vaidmenų sveikatai ir ligoms“, – sako daktaras Garethas Powellas, pirmasis tyrimo autorius, buvęs mokslų daktaras. studentas Wellcome Sanger institute ir dabar įsikūręs UCL Cell & Developmental Biology.
„Džiaugiuosi, kad buvo paskelbtas šis labai bendradarbiaujantis tyrimas, kuriame dalyvavo daug talentingų žmonių, turinčių įvairių mokslinių pomėgių ir įgūdžių iš kelių institutų. Kartu komanda leido mums padaryti įdomių naujų įžvalgų tiek apie Wnt signalizaciją, tiek apie smegenų asimetrija“, – sako profesorius Steve'as Wilsonas, vyresnysis tyrimo autorius iš UCL Cell & Developmental Biology.