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Los científicos han descubierto una proteína clave responsable de la asimetría cerebral
Último revisado: 14.06.2024
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Los mecanismos genéticos que subyacen a las diferencias únicas entre izquierda y derecha del cerebro ahora se comprenden mejor gracias a nuevas investigaciones, lo que allana el camino para una mejor comprensión de los trastornos humanos asociados con la asimetría cerebral.
Una proteína llamada Cachd1 desempeña un papel clave en el establecimiento de las diferentes estructuras y funciones neuronales de cada lado del cerebro, según han descubierto investigadores de la UCL, el Instituto Wellcome Sanger, la Universidad de Oxford y otros colaboradores. El estudio fue publicado en Science.
Al realizar experimentos genéticos con pez cebra, los investigadores descubrieron que cuando se produce la mutación Cachd1, el lado derecho del cerebro pierde su desarrollo asimétrico normal y se convierte en una imagen especular del lado izquierdo. Este trastorno provoca conexiones neuronales anormales que afectan la función cerebral.
Este descubrimiento arroja luz sobre los mecanismos genéticos que subyacen a la asimetría cerebral, un fenómeno observado en muchas especies animales, incluidos los humanos. Comprender estos procesos puede conducir a una mejor comprensión de los trastornos humanos en los que se altera la asimetría cerebral, como la esquizofrenia, la enfermedad de Alzheimer y los trastornos del espectro autista.
A pesar de su anatomía especular, los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro humano tienen diferencias funcionales que afectan las conexiones neuronales y los procesos cognitivos como el lenguaje. Aún no se comprende bien cómo surgen estas diferencias entre izquierda y derecha en los circuitos neuronales.
Utilizando el pez cebra, un conocido organismo modelo para estudiar el desarrollo del cerebro gracias a sus embriones transparentes, los investigadores se propusieron estudiar cómo Cachd1 podría influir en la asimetría cerebral.
El equipo descubrió que cuando Cachd1 muta, una región del cerebro llamada habénula pierde su distinción normal izquierda-derecha. Las neuronas del lado derecho se vuelven similares a las del lado izquierdo, lo que altera las conexiones neuronales en la habénula y afecta potencialmente su función.
La eliminación de cachd1 mediante morfolinos produce simetría bilateral. (A-B) Vista dorsal a los 4 días después de la fertilización de tipos salvajes no inyectados y larvas inyectadas con morfolino cachd1 después de la hibridación in situ de montaje completo utilizando ribosondas antisentido contra marcadores de habénula dorsal asimétricos kctd12.1. (C) RT-PCR semicuantitativa para transcripciones de cachd1. Fuente: Ciencia (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970
Los experimentos de unión a proteínas han demostrado que Cachd1 se une a dos receptores que permiten que las células se comuniquen a través de la vía de señalización Wnt, una de las vías de comunicación celular más estudiadas que desempeña funciones importantes en el desarrollo temprano, la formación de células madre y muchas enfermedades.
Además, la influencia de Cachd1 parece ser específica del lado derecho del cerebro, lo que sugiere la presencia de un factor inhibidor desconocido que limita su actividad en el lado izquierdo. Aunque aún no se han aclarado todos los detalles, la evidencia sugiere firmemente que Cachd1 desempeña un papel clave en el establecimiento de la distinción entre los lados izquierdo y derecho del cerebro en desarrollo al regular la comunicación celular específicamente en el lado derecho.
Estudios futuros examinarán si Cachd1 tiene otras funciones importantes asociadas con la vía Wnt.
“Este fue un proyecto altamente colaborativo que se benefició enormemente de un enfoque interdisciplinario: la genética, la bioquímica y la biología estructural se unieron para comprender mejor el establecimiento de la asimetría izquierda-derecha en el cerebro, así como para identificar un nuevo componente de una importante vía de señalización con múltiples funciones en la salud y la enfermedad”, afirma el Dr. Gareth Powell, coautor del estudio, ex estudiante de doctorado en el Instituto Wellcome Sanger y ahora miembro del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la UCL.
“Me complace ver la publicación de esta investigación altamente colaborativa, que reunió a muchas personas talentosas con diferentes intereses y habilidades científicas de diferentes instituciones. Juntos, el equipo nos ha permitido realizar nuevos e interesantes descubrimientos tanto en la vía de señalización Wnt como en el desarrollo de la asimetría cerebral”, afirma el profesor Steve Wilson, autor principal del estudio del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la UCL.