Science：揭示Cachd1与Wnt受体相互作用，调节斑马鱼大脑的左右不对称性

在一项新的研究中，来自英国伦敦大学学院、维康桑格研究所、剑桥大学和其他研究机构的研究人员对大脑独特的左右差异背后的遗传机制有了更好的了解，从而为更好地理解大脑不对称导致的人类疾病铺平了道路。相关研究结果发表在2024年5月3日的Science期刊上，论文标题为“Cachd1 interacts with Wnt receptors and regulates neuronal asymmetry in the zebrafish brain”。

这些作者发现一种名为Cachd1的蛋白在建立大脑两侧不同的神经线路和功能方面起着至关重要的作用。通过在斑马鱼身上进行遗传筛选实验，他们发现当Cachd1发生突变时，大脑的右半部失去了正常的不对称发育，转而与大脑的左半部相仿。这种破坏导致神经线路异常，从而影响大脑功能。

这一发现揭示了大脑不对称的遗传机制，包括人类在内的许多动物物种都存在大脑不对称现象。了解这些过程可能为更好地理解大脑不对称导致的人类疾病（比如精神分裂症、阿尔茨海默病和自闭症谱系障碍）铺平道路。

尽管人类大脑的左右半球有着镜像的解剖结构，但它们在影响神经连接和语言等认知过程的功能上存在差异。针对神经回路的左右差异是如何产生的，人们知之甚少。

这些作者利用斑马鱼——-一种因胚胎透明而闻名的大脑发育模式生物，着手研究 Cachd1 如何影响大脑的不对称性。他们发现当Cachd1发生突变时，大脑中一个名为“habenula1”的区域就会失去通常的左右差异。大脑右侧的神经元看起来和大脑左侧的神经元一样，这破坏了缰状核（habenula）中的神经连接，并可能影响它的功能。

蛋白结合实验显示Cachd1与两种受体结合，这两种受体允许细胞通过Wnt信号通路进行通信——Wnt信号通路是研究最深入的细胞通信途径之一，在早期发育、干细胞形成和许多疾病中发挥着重要作用。

图片来自Science, 2024, doi:10.1126/science.ade6970。

此外，Cachd1对大脑右侧的影响似乎是特异性的，这表明存在一种未知的抑制因子限制了它在左脑中的活性。虽然全部细节还有待揭示，但这些证据有力地表明，Cachd1 通过专门调节大脑右侧中的细胞通信，在建立发育中大脑左右两侧的差异方面发挥着至关重要的作用。

未来的研究将探索Cachd1是否还有其他涉及Wnt通路的重要功能。论文共同第一作者Gareth Powell 博士说，“这是一个协作性很强的项目，很大程度上得益于跨学科的方法——遗传学、生物化学和结构生物学的结合，以更好地理解大脑中左右不对称的建立，并确定一个在健康和疾病中发挥着许多作用的重要信号通路的新组成部分。”

论文共同通讯作者Steve Wilson教授说，“我很高兴看到这项高度合作的研究成果得以发表，这项研究汇集了来自多个研究机构、具有不同研究兴趣和技能的众多人才。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Gareth T. Powell et al. Cachd1 interacts with Wnt receptors and regulates neuronal asymmetry in the zebrafish brain. Science, 2024, doi:10.1126/science.ade6970.

Key protein behind brain asymmetry uncovered
https://www.sanger.ac.uk/news_item/key-protein-behind-brain-asymmetry-uncovered/