Cientistas descobrem proteína-chave responsável pela assimetria cerebral

Os mecanismos genéticos subjacentes às diferenças únicas entre os hemisférios esquerdo e direito no cérebro agora são melhor compreendidos graças a novas pesquisas, abrindo caminho para uma melhor compreensão dos distúrbios humanos associados à assimetria cerebral anormal.

Pesquisadores da UCL, do Instituto Wellcome Sanger, da Universidade de Oxford e outros coautores descobriram que uma proteína chamada Cachd1 desempenha um papel fundamental no estabelecimento das diferentes estruturas e funções neurais em cada lado do cérebro. O estudo foi publicado na revista Science.

Ao conduzir experimentos genéticos em peixes-zebra, os pesquisadores descobriram que, quando o Cachd1 sofre mutação, o lado direito do cérebro perde seu desenvolvimento assimétrico normal e se torna uma imagem espelhada do lado esquerdo. Esse distúrbio causa conectividade neural anormal, o que afeta a função cerebral.

Esta descoberta lança luz sobre os mecanismos genéticos subjacentes à assimetria cerebral, um fenômeno observado em muitas espécies animais, incluindo humanos. A compreensão desses processos pode levar a uma melhor compreensão de distúrbios humanos nos quais a assimetria cerebral é alterada, como esquizofrenia, doença de Alzheimer e transtornos do espectro autista.

Apesar de sua anatomia espelhada, os hemisférios esquerdo e direito do cérebro humano apresentam diferenças funcionais que afetam as conexões neurais e processos cognitivos, como a linguagem. A forma como essas diferenças entre os hemisférios esquerdo e direito nos circuitos neurais surgem ainda é pouco compreendida.

Usando o peixe-zebra — um organismo modelo bem conhecido para estudar o desenvolvimento do cérebro devido aos seus embriões transparentes — os pesquisadores se propuseram a estudar como o Cachd1 pode influenciar a assimetria cerebral.

A equipe descobriu que, quando o Cachd1 sofre mutação, uma região do cérebro chamada habênula perde sua distinção normal entre esquerda e direita. Os neurônios do lado direito tornam-se semelhantes aos neurônios do lado esquerdo, o que interrompe as conexões neurais na habênula e potencialmente afeta sua função.

A eliminação de cachd1 usando morfolinos resulta em simetria bilateral. (AB) Vista dorsal 4 dias após a fertilização em larvas selvagens não injetadas e injetadas com morfolino cachd1 após hibridização in situ em montagem total usando ribossondas antisense contra o marcador assimétrico da habênula dorsal kctd12.1. (C) RT-PCR semiquantitativo de transcritos de cachd1. Fonte: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

Experimentos de ligação de proteínas mostraram que Cachd1 se liga a dois receptores que permitem que as células se comuniquem por meio da via de sinalização Wnt, uma das vias de comunicação celular mais intensamente estudadas, que desempenha papéis importantes no desenvolvimento inicial, na formação de células-tronco e em muitas doenças.

Além disso, os efeitos do Cachd1 parecem ser específicos do lado direito do cérebro, sugerindo a existência de um fator inibitório desconhecido que limita sua atividade no lado esquerdo. Embora os detalhes completos ainda não estejam claros, os dados sugerem fortemente que o Cachd1 desempenha um papel fundamental no estabelecimento da distinção entre os lados esquerdo e direito do cérebro em desenvolvimento, regulando a comunicação celular especificamente no lado direito.

Estudos futuros examinarão se Cachd1 tem outras funções importantes relacionadas à via Wnt.

“Este foi um projeto altamente colaborativo que se beneficiou muito de uma abordagem interdisciplinar – genética, bioquímica e biologia estrutural se uniram para entender melhor o estabelecimento da assimetria esquerda-direita no cérebro, bem como identificar um novo componente de uma importante via de sinalização com múltiplos papéis na saúde e na doença”, diz o Dr. Gareth Powell, coautor do estudo, ex-aluno de doutorado do Wellcome Sanger Institute e agora membro do Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento da UCL.

“Estou muito satisfeito com a publicação deste estudo altamente colaborativo, que reuniu muitas pessoas talentosas com diferentes interesses de pesquisa e habilidades de diferentes institutos. Juntos, a equipe nos permitiu fazer novas descobertas empolgantes sobre a via de sinalização Wnt e o desenvolvimento da assimetria cerebral”, disse o professor Steve Wilson, autor sênior do estudo e membro do Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento da UCL.