Wetenschappers hebben een sleuteleiwit ontdekt dat verantwoordelijk is voor de asymmetrie van de hersenen
Laatst beoordeeld: 14.06.2024
Alle iLive-inhoud wordt medisch beoordeeld of gecontroleerd op feiten om zo veel mogelijk feitelijke nauwkeurigheid te waarborgen.
We hebben strikte richtlijnen voor sourcing en koppelen alleen aan gerenommeerde mediasites, academische onderzoeksinstellingen en, waar mogelijk, medisch getoetste onderzoeken. Merk op dat de nummers tussen haakjes ([1], [2], etc.) klikbare links naar deze studies zijn.
Als u van mening bent dat onze inhoud onjuist, verouderd of anderszins twijfelachtig is, selecteert u deze en drukt u op Ctrl + Enter.
De genetische mechanismen die ten grondslag liggen aan de unieke links-rechtsverschillen in de hersenen worden nu beter begrepen door nieuw onderzoek, wat de weg vrijmaakt voor een beter begrip van menselijke aandoeningen die verband houden met hersenasymmetrie.
Een eiwit genaamd Cachd1 speelt een sleutelrol bij het vaststellen van de verschillende neurale structuur en functie van elke kant van de hersenen, hebben onderzoekers van de UCL, het Wellcome Sanger Institute, de Universiteit van Oxford en andere medewerkers ontdekt. Het onderzoek is gepubliceerd in Science.
Door genetische experimenten met zebravissen uit te voeren, ontdekten onderzoekers dat wanneer de Cachd1-mutatie optreedt, de rechterkant van de hersenen zijn normale asymmetrische ontwikkeling verliest en een spiegelbeeld wordt van de linkerkant. Deze aandoening veroorzaakt abnormale neurale verbindingen die de hersenfunctie beïnvloeden.
Deze ontdekking werpt licht op de genetische mechanismen die ten grondslag liggen aan de asymmetrie van de hersenen, een fenomeen dat wordt waargenomen bij veel diersoorten, waaronder de mens. Het begrijpen van deze processen kan leiden tot een beter begrip van menselijke aandoeningen waarbij de asymmetrie van de hersenen verstoord is, zoals schizofrenie, de ziekte van Alzheimer en autismespectrumstoornissen.
Ondanks hun spiegelanatomie hebben de linker- en rechterhersenhelft van het menselijk brein functionele verschillen die de neurale verbindingen en cognitieve processen zoals taal beïnvloeden. Hoe deze links-rechtsverschillen in neurale circuits ontstaan, is nog steeds slecht begrepen.
Met behulp van de zebravis, een bekend modelorganisme voor het bestuderen van de hersenontwikkeling dankzij hun transparante embryo's, wilden de onderzoekers onderzoeken hoe Cachd1 de asymmetrie van de hersenen zou kunnen beïnvloeden.
Het team ontdekte dat wanneer Cachd1 wordt gemuteerd, een hersengebied, de habenula, zijn normale onderscheid tussen links en rechts verliest. Neuronen aan de rechterkant worden vergelijkbaar met neuronen aan de linkerkant, waardoor de neurale verbindingen in de habenula worden verstoord en mogelijk de functie ervan wordt beïnvloed.
Knockdown van cachd1 met behulp van morfolino's resulteert in bilaterale symmetrie. (A-B) Dorsaal aanzicht op 4 dagen na de bevruchting van niet-geïnjecteerde wilde typen en met cachd1 morfolino-geïnjecteerde larven na volledige in situ hybridisatie met behulp van antisense riboprobes tegen asymmetrische dorsale habenula-markers kctd12.1. (C) Semikwantitatieve RT-PCR voor cachd1-transcripten. Bron: Wetenschap (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Proteïnebindingsexperimenten hebben aangetoond dat Cachd1 zich bindt aan twee receptoren die ervoor zorgen dat cellen kunnen communiceren via de Wnt-signaalroute, een van de meest intensief bestudeerde celcommunicatieroutes die een belangrijke rol speelt bij de vroege ontwikkeling, stamcelvorming en vele ziekten.
/p>
Bovendien lijkt de invloed van Cachd1 specifiek te zijn voor de rechterkant van de hersenen, wat duidt op de aanwezigheid van een onbekende remmende factor die de activiteit ervan aan de linkerkant beperkt. Hoewel de volledige details nog niet zijn opgehelderd, wijst het bewijsmateriaal er sterk op dat Cachd1 een sleutelrol speelt bij het vaststellen van het onderscheid tussen de linker- en rechterkant van de zich ontwikkelende hersenen door de cellulaire communicatie specifiek aan de rechterkant te reguleren.
Toekomstige studies zullen onderzoeken of Cachd1 andere belangrijke functies heeft die verband houden met het Wnt-pad.
"Dit was een zeer collaboratief project dat enorm profiteerde van een interdisciplinaire aanpak: genetica, biochemie en structurele biologie kwamen samen om de totstandkoming van links-rechts asymmetrie in de hersenen beter te begrijpen, en om een nieuw onderdeel van een belangrijke signaalroute met meerdere rollen in gezondheid en ziekte”, zegt dr. Gareth Powell, co-auteur van de studie, voormalig doctoraalstudent aan het Wellcome Sanger Institute en nu lid van de afdeling Cel- en Ontwikkelingsbiologie van de UCL.
“Ik ben blij met de publicatie van dit zeer collaboratieve onderzoek, dat veel getalenteerde mensen met verschillende wetenschappelijke interesses en vaardigheden van verschillende instellingen heeft samengebracht. Samen heeft het team ons in staat gesteld om spannende nieuwe ontdekkingen te doen in zowel de Wnt-signaleringsroute als de ontwikkeling van hersenasymmetrie”, zegt professor Steve Wilson, senior auteur van het onderzoek van de afdeling Cel- en Ontwikkelingsbiologie van de UCL.