Cientistas descobriram uma proteína chave responsável pela assimetria cerebral

Os mecanismos genéticos subjacentes às diferenças exclusivas entre esquerda e direita do cérebro agora são mais bem compreendidos por meio de novas pesquisas, abrindo caminho para uma melhor compreensão dos distúrbios humanos associados à assimetria cerebral.

Uma proteína chamada Cachd1 desempenha um papel fundamental no estabelecimento da estrutura e função neural diferente de cada lado do cérebro, descobriram pesquisadores da UCL, do Wellcome Sanger Institute, da University of Oxford e outros colaboradores. O estudo foi publicado em Science.

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

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

Apesar de sua anatomia espelhada, os hemisférios esquerdo e direito do cérebro humano têm diferenças funcionais que afetam as conexões neurais e os processos cognitivos, como a linguagem. Como essas diferenças esquerda-direita no circuito neural surgem ainda é pouco compreendido.

Usando o peixe-zebra — um organismo modelo bem conhecido para estudar o desenvolvimento cerebral graças 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 habenula perde sua distinção normal esquerda-direita. Os neurônios do lado direito se tornam semelhantes aos neurônios do lado esquerdo, interrompendo as conexões neurais na habenula e potencialmente afetando sua função.

A eliminação do cachd1 usando morfolinos resulta em simetria bilateral. (A-B) Vista dorsal 4 dias após a fertilização de tipos selvagens não injetados e larvas injetadas com morfolino cachd1 após hibridização in situ de montagem inteira usando riboprobes antisense contra marcadores assimétricos de habenula dorsal kctd12.1. (C) RT-PCR semiquantitativo para transcritos 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 através da via de sinalização Wnt, uma das vias de comunicação celular mais intensamente estudadas que desempenha papéis importantes no desenvolvimento inicial, formação de células-tronco e muitas doenças.

Além disso, a influência de Cachd1 parece ser específica para o lado direito do cérebro, sugerindo a presença de um fator inibitório desconhecido que limita sua atividade no lado esquerdo. Embora os detalhes completos ainda não tenham sido esclarecidos, as evidências 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 o Cachd1 tem outras funções importantes associadas 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 no Wellcome Sanger Institute e agora membro do Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento da UCL.

“Estou satisfeito em ver a publicação desta pesquisa altamente colaborativa, que reuniu muitas pessoas talentosas com diferentes interesses científicos e habilidades de diferentes instituições. Juntos, a equipe nos permitiu fazer novas descobertas empolgantes tanto na via de sinalização Wnt quanto no desenvolvimento da assimetria cerebral", diz o professor Steve Wilson, autor sênior do estudo do Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento da UCL.