科学者らが脳の非対称性の原因となる重要なタンパク質を発見

脳の左右差の根底にある遺伝的メカニズムは、新たな研究によってより深く理解されるようになり、脳の非対称性に関連する人間の疾患をより深く理解する道が開かれました。

Cachd1 と呼ばれるタンパク質が、脳の左右の異なる神経構造と機能を確立する上で重要な役割を果たしていることが、UCL、ウェルカム サンガー研究所、オックスフォード大学、その他の協力者の研究者によって発見されました。この研究は、Science 誌に掲載されました。

研究者らは、ゼブラフィッシュの遺伝子実験を実施し、Cachd1 変異が発生すると、脳の右側が通常の非対称の発達を失い、左側の鏡像になることを発見しました。この障害は、脳機能に影響を与える異常な神経接続を引き起こします。

この発見は、人間を含む多くの動物種で観察される現象である脳の非対称性の根底にある遺伝的メカニズムに光を当てています。これらのプロセスを理解することで、統合失調症、アルツハイマー病、自閉症スペクトラム障害など、脳の非対称性が乱れる人間の障害をより深く理解できるようになります。

人間の脳の左半球と右半球は、解剖学的に鏡像であるにもかかわらず、神経接続や言語などの認知プロセスに影響を与える機能的な違いがあります。神経回路の左右差がどのように生じるのかは、まだよくわかっていません。

透明な胚のおかげで脳の発達を研究するためのよく知られたモデル生物であるゼブラフィッシュを使用して、研究者たちは Cachd1 が脳の非対称性にどのように影響するかを研究することになりました。

研究チームは、Cachd1 が変異すると、脳のハベヌラと呼ばれる領域が通常の左右の区別を失うことを発見しました。右側のニューロンは左側のニューロンと類似し、ハベヌラの神経接続を破壊し、その機能に影響を与える可能性があります。

モルフォリノを使用して cachd1 をノックダウンすると、左右対称になります。 (A-B) 非対称背側手綱マーカー kctd12.1 に対するアンチセンスリボプローブを使用した全マウント in situ ハイブリダイゼーション後の、未注入野生型および cachd1 モルフォリノ注入幼虫の受精後 4 日目の背側像。 (C) cachd1 転写産物の半定量 RT-PCR。出典: Science (2024)。DOI: 10.1126/science.ade6970

タンパク質結合実験により、Cachd1 は、Wnt シグナル伝達経路を介して細胞が通信できるようにする 2 つの受容体に結合することが示されています。Wnt シグナル伝達経路は、初期発達、幹細胞形成、および多くの疾患で重要な役割を果たす、最も集中的に研究されている細胞通信経路の 1 つです。 p>

さらに、Cachd1 の影響は脳の右側に特有であるように思われ、左側での Cachd1 の活動を制限する未知の阻害因子が存在することを示唆しています。詳細はまだ解明されていないが、Cachd1 は特に右側の細胞間コミュニケーションを調節することで、発達中の脳の左側と右側の区別を確立する上で重要な役割を果たしていることを強く示唆する証拠がある。

今後の研究では、Cachd1 が Wnt 経路に関連する他の重要な機能を持っているかどうかが調べられる。

「これは、学際的なアプローチから大きな恩恵を受けた、非常に協力的なプロジェクトでした。遺伝学、生化学、構造生物学が協力して、脳の左右非対称性の確立をより深く理解し、健康と病気に複数の役割を果たす重要なシグナル伝達経路の新しいコンポーネントを特定しました」と、この研究の共著者であり、ウェルカム サンガー研究所の元博士課程の学生で、現在は UCL の細胞および発生生物学部門のメンバーであるガレス パウエル博士は述べています。

「さまざまな機関からさまざまな科学的関心とスキルを持つ多くの才能ある人々が集まった、この非常に協力的な研究が発表されたことを嬉しく思います。 「このチームは協力して、Wnt シグナル伝達経路と脳の非対称性の発生の両方において、刺激的な新しい発見をすることができました」と、UCL 細胞発生生物学部の主任著者であるスティーブ・ウィルソン教授は述べています。