O structură celulară esențială pentru dezvoltarea creierului
O structură adesea trecută cu vederea în celulele noastre ar putea juca un rol crucial în formarea creierului, oferind noi perspective asupra tulburărilor de dezvoltare și a terapiilor potențiale.
Un studiu publicat în Cell Reports, realizat de Xuecai Ge de la Universitatea din California, Riverside, și echipa sa, s-a concentrat asupra ciliului primar, o structură microscopică asemănătoare unei antene, prezentă în aproape fiecare celulă din corpul uman. Cu toate că este omniprezent, ciliul primar a rămas surprinzător de puțin studiat.
„Chiar și mulți biologi nu sunt familiarizați cu el”, a declarat Ge. „Încă avem multe de învățat despre acest organel.”
De-a lungul decadelor, cercetătorii au crezut că ciliul primar este un vestigiu evolutiv fără o funcție semnificativă. Însă dovezile recente sugerează altceva. Când această structură este perturbată, poate conduce la un grup de afecțiuni cunoscute sub numele de ciliopatii, care afectează mai multe organe, inclusiv creierul.
„Pacienții pot avea probleme renale sau obezitate”, a spus Ge, „dar când se examinează structura creierului, se observă adesea anomalii. Aceasta ne-a făcut să ne întrebăm dacă ciliul are un rol în dezvoltarea creierului.”
Pentru a investiga, echipa lui Ge a analizat celulele progenitoare neuronale – celule aflate în stadiu incipient care dau naștere neuronilor. Fiecare dintre aceste celule conține un singur ciliu primar care se extinde în ventricule, cavități umplute cu lichid în creierul în dezvoltare.
Folosind o abordare biochimică pe scară largă, cercetătorii au analizat peste 1.000 de creiere embrionare de șoareci pentru a identifica proteinele prezente în aceste cilia. Ceea ce au descoperit a contestat presupunerile existente.
„Am descoperit multe proteine pe care nimeni nu se aștepta să le găsească în ciliu”, a spus Ge. „Și, în unele cazuri, aceste proteine sunt direct legate de tulburările de dezvoltare umană.”
O astfel de proteină, CKAP2L, este asociată cu sindromul Filippi, o afecțiune care duce la micșorarea dimensiunii creierului. Când cercetătorii au eliminat această proteină la șoareci, animalele au dezvoltat creiere mai mici.
Echipa a descoperit, de asemenea, că ciliile diferă în funcție de locația lor în creier.
„Am identificat peste 40 de proteine care variază între regiunile creierului”, a menționat Ge. „Aceasta sugerează că ciliul are roluri specializate, nu doar o funcție uniformă.”
Cel mai surprinzător rezultat pentru Ge a fost dovada că producția de proteine ar putea avea loc direct în interiorul ciliului, un concept care contestă credințele științifice de lungă durată.
„Domeniul a presupus că toate proteinele sunt produse în altă parte a celulei și apoi transportate în ciliu”, a spus Ge. „Dar am găsit mecanismele care ar putea produce proteine la fața locului. E ca și cum ai găsi o mașină de pâine acolo unde ai crezut că pâinea poate fi livrată doar.”
Deși sunt necesare cercetări suplimentare pentru a confirma dacă acest mecanism este activ, descoperirea ar putea reprezenta o schimbare majoră în modul în care cercetătorii înțeleg funcția celulară.
Implicațiile se extind dincolo de biologia de bază, conform lui Ge. Deoarece ciliopatiile pot afecta vederea, funcția organelor și dezvoltarea creierului, cercetarea ar putea ajuta la explicarea modului în care apar aceste boli și cum ar putea fi tratate.
„Înțelegerea proteinelor din ciliu și a rolurilor lor ne oferă o hartă”, a spus Ge. „Ne ajută să conectăm mutațiile genetice cu procesele biologice care se dereglează.”
În viitor, echipa lui Ge intenționează să investigheze care proteine sunt produse în interiorul ciliului.
„Abia am zgâri suprafața”, a spus ea. „Este mult mai mult de învățat despre cum această structură mică modelează creierul în dezvoltare.”
