Gli scienziati hanno scoperto una proteina chiave responsabile dell'asimmetria cerebrale

I meccanismi genetici alla base delle peculiari differenze sinistra-destra del cervello sono ora meglio compresi grazie a nuove ricerche, aprendo la strada a una migliore comprensione dei disturbi umani associati all'asimmetria cerebrale.

Una proteina chiamata Cachd1 svolge un ruolo chiave nello stabilire la diversa struttura e funzione neurale di ciascun lato del cervello, hanno scoperto ricercatori dell'UCL, del Wellcome Sanger Institute, dell'Università di Oxford e altri collaboratori. Lo studio è stato pubblicato su Science.

Conducendo esperimenti genetici sul pesce zebra, i ricercatori hanno scoperto che quando si verifica la mutazione Cachd1, il lato destro del cervello perde il suo normale sviluppo asimmetrico e diventa un'immagine speculare del lato sinistro. Questo disturbo causa connessioni neurali anormali che influenzano la funzione cerebrale.

Questa scoperta fa luce sui meccanismi genetici alla base dell'asimmetria cerebrale, un fenomeno osservato in molte specie animali, compreso l'uomo. Comprendere questi processi può portare a una migliore comprensione dei disturbi umani in cui l'asimmetria cerebrale viene interrotta, come la schizofrenia, il morbo di Alzheimer e i disturbi dello spettro autistico.

Nonostante la loro anatomia speculare, gli emisferi sinistro e destro del cervello umano presentano differenze funzionali che influenzano le connessioni neurali e i processi cognitivi come il linguaggio. Il modo in cui nascono queste differenze tra sinistra e destra nei circuiti neurali è ancora poco compreso.

Utilizzando il pesce zebra, un noto organismo modello per studiare lo sviluppo del cervello grazie ai suoi embrioni trasparenti, i ricercatori hanno iniziato a studiare come Cachd1 potrebbe influenzare l'asimmetria cerebrale.

Il team ha scoperto che quando Cachd1 subisce una mutazione, una regione del cervello chiamata habenula perde la normale distinzione sinistra-destra. I neuroni sul lato destro diventano simili ai neuroni sul lato sinistro, interrompendo le connessioni neurali nell'abenula e influenzandone potenzialmente la funzione.

L'atterramento di cachd1 utilizzando i morfolini determina una simmetria bilaterale. (A-B) Vista dorsale a 4 giorni dopo la fecondazione di tipi selvatici non iniettati e larve iniettate con morfolino cachd1 dopo ibridazione in situ a montaggio intero utilizzando ribosonde antisenso contro marcatori asimmetrici di habenula dorsale kctd12.1. (C) RT-PCR semiquantitativa per trascrizioni cachd1. Fonte: Scienza (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

Esperimenti di legame proteico hanno dimostrato che Cachd1 si lega a due recettori che consentono alle cellule di comunicare attraverso la via di segnalazione Wnt, una delle vie di comunicazione cellulare più intensamente studiate che svolge un ruolo importante nello sviluppo iniziale, nella formazione delle cellule staminali e in molte malattie.

Inoltre, l'influenza di Cachd1 sembra essere specifica per il lato destro del cervello, suggerendo la presenza di un fattore inibitorio sconosciuto che ne limita l'attività sul lato sinistro. Sebbene tutti i dettagli non siano stati ancora chiariti, le prove suggeriscono fortemente che Cachd1 svolge un ruolo chiave nello stabilire la distinzione tra i lati sinistro e destro del cervello in via di sviluppo regolando la comunicazione cellulare specificamente sul lato destro.

Studi futuri esamineranno se Cachd1 ha altre importanti funzioni associate al percorso Wnt.

"Si è trattato di un progetto altamente collaborativo che ha tratto grandi benefici da un approccio interdisciplinare: genetica, biochimica e biologia strutturale si sono riunite per comprendere meglio la creazione dell'asimmetria sinistra-destra nel cervello, nonché identificare un nuovo componente di un importante percorso di segnalazione con molteplici ruoli nella salute e nella malattia", afferma il dottor Gareth Powell, coautore dello studio, ex studente di dottorato presso il Wellcome Sanger Institute e ora membro del Dipartimento di biologia cellulare e dello sviluppo dell'UCL.

“Sono lieto di vedere la pubblicazione di questa ricerca altamente collaborativa, che ha riunito molte persone di talento con diversi interessi e competenze scientifiche provenienti da diverse istituzioni. Insieme, il team ci ha permesso di fare nuove entusiasmanti scoperte sia nel percorso di segnalazione Wnt che nello sviluppo dell'asimmetria cerebrale", afferma il professor Steve Wilson, autore senior dello studio del Dipartimento di biologia cellulare e dello sviluppo dell'UCL.