Teadlased on avastanud peamise valgu, mis vastutab aju asümmeetria eest

Aju ainulaadsete vasak-parempoolsete erinevuste aluseks olevad geneetilised mehhanismid on nüüd paremini mõistetavad uute uuringute kaudu, sillutades teed aju asümmeetriaga seotud inimhäirete paremaks mõistmiseks.

Valk nimega Cachd1 mängib võtmerolli aju mõlema poole erineva närvistruktuuri ja funktsioonide loomisel, on leidnud UCL-i, Wellcome Sangeri instituudi, Oxfordi ülikooli teadlased ja teised kaastöötajad. Uuring avaldati ajakirjas Science.

Sebrakaladega geneetilisi katseid tehes avastasid teadlased, et Cachd1 mutatsiooni ilmnemisel kaotab aju parem pool normaalse asümmeetrilise arengu ja muutub vasaku poole peegelpildiks. See häire põhjustab ebanormaalseid närviühendusi, mis mõjutavad aju funktsiooni.

See avastus heidab valgust aju asümmeetria aluseks olevatele geneetilistele mehhanismidele – nähtusele, mida täheldatakse paljudel loomaliikidel, sealhulgas inimestel. Nende protsesside mõistmine võib aidata paremini mõista inimese häireid, mille puhul aju asümmeetria on häiritud, nagu skisofreenia, Alzheimeri tõbi ja autismispektri häired.

Hoolimata nende peegelanatoomiast on inimese aju vasakul ja paremal poolkeral funktsionaalsed erinevused, mis mõjutavad närviühendusi ja kognitiivseid protsesse, näiteks keelt. Kuidas need vasak-parempoolsed erinevused närviskeemides tekivad, on siiani halvasti mõistetav.

Kasutades sebrakala – tänu läbipaistvatele embrüotele aju arengu uurimiseks tuntud mudelorganismi – otsustasid teadlased uurida, kuidas Cachd1 võib mõjutada aju asümmeetriat.

Tiim leidis, et kui Cachd1 on muteerunud, kaotab aju piirkond nimega habenula oma tavapärase vasak-parempoolse eristuse. Parempoolsed neuronid muutuvad sarnaseks vasakpoolsete neuronitega, häirides närviühendusi habenulas ja potentsiaalselt mõjutades selle funktsiooni.

Cachd1 katkestamine morfoliinide abil toob kaasa kahepoolse sümmeetria. (A-B) Seljavaade 4 päeva pärast süstimata metsikute tüüpide ja cachd1 morfolinoga süstitud vastsete viljastamist pärast kogu in situ hübridiseerimist, kasutades antisenss-ribosonde asümmeetriliste dorsaalsete habenula markerite kctd12.1 vastu. (C) Cachd1 transkriptide poolkvantitatiivne RT-PCR. Allikas: Teadus (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

Valkudega seondumise katsed on näidanud, et Cachd1 seondub kahe retseptoriga, mis võimaldavad rakkudel suhelda Wnt signaaliraja kaudu, mis on üks enim uuritud raku kommunikatsiooniradasid, mis mängib olulist rolli varases arengus, tüvirakkude moodustumisel ja paljudes haigustes.

Lisaks näib Cachd1 mõju olevat spetsiifiline aju paremal küljel, mis viitab tundmatu inhibeeriva teguri olemasolule, mis piirab selle aktiivsust vasakul poolel. Kuigi kõiki üksikasju pole veel selgitatud, viitavad tõendid kindlalt sellele, et Cachd1 mängib võtmerolli areneva aju vasaku ja parema külje eristamisel, reguleerides rakulist suhtlust konkreetselt paremal pool.

Tulevastes uuringutes uuritakse, kas Cachd1-l on muid Wnt-teega seotud olulisi funktsioone.

"See oli väga koostööprojekt, mis sai palju kasu interdistsiplinaarsest lähenemisest – geneetika, biokeemia ja struktuuribioloogia tulid kokku, et paremini mõista vasak-parem asümmeetria tekkimist ajus ning tuvastada ajus uus komponent. Oluline signalisatsioonirada, millel on mitu rolli tervises ja haigustes, ”ütleb dr Gareth Powell, uuringu kaasautor, endine Wellcome Sangeri Instituudi doktorant ja nüüd UCL-i raku- ja arengubioloogia osakonna liige.

“Mul on hea meel näha selle koostööpõhise uurimistöö avaldamist, mis tõi kokku palju andekaid, erinevate teadushuvide ja oskustega inimesi erinevatest institutsioonidest. Meeskond on üheskoos võimaldanud meil teha uusi põnevaid avastusi nii Wnt-i signaaliülekande raja kui ka aju asümmeetria arengu osas,“ ütleb UCL-i raku- ja arengubioloogia osakonna uuringu vanemautor professor Steve Wilson.