In de vroege stadia van de embryonale ontwikkeling zijn alle organismen bilateraal symmetrisch, wat betekent dat ze langs een centrale as in spiegelbeeldhelften kunnen worden verdeeld. Naarmate embryo's groeien en zich ontwikkelen, doorbreken de meeste dieren deze symmetrie en worden ze asymmetrisch, met duidelijke linker- en rechterkant. Dit proces wordt links-rechts-asymmetrie genoemd.

Hoe embryo's onderscheid maken tussen links en rechts is al eeuwenlang een mysterie, maar wetenschappers van het Forsyth Institute hebben een grote doorbraak bereikt in het begrijpen van het proces. Ze ontdekten dat een eiwit genaamd Lefty2 een sleutelrol speelt bij het bepalen van de links-rechts-as.

Lefty2 wordt geproduceerd door cellen aan de linkerkant van het embryo en diffundeert naar de rechterkant, waar het de activiteit blokkeert van een eiwit dat Nodal heet. Nodal is essentieel voor de ontwikkeling van de rechterkant van het embryo. Door de activiteit ervan te blokkeren zorgt Lefty2 ervoor dat de rechterkant zich anders ontwikkelt dan de linkerkant.

Deze ontdekking is een belangrijke doorbraak in het begrijpen hoe embryo's links van rechts onderscheiden. Het zou ook implicaties kunnen hebben voor het begrijpen van geboorteafwijkingen die worden veroorzaakt door verstoringen in de links-rechts-asymmetrie, zoals situs inversus, waarbij de organen in een spiegelbeeld van hun normale posities zijn gerangschikt.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

"Deze ontdekking is een grote stap voorwaarts in het begrijpen van de fundamentele principes die de ontwikkeling van de linker- en rechterasymmetrie bij dieren controleren", zegt Dr. Igor Prudovsky, senior auteur van de studie. "Het zou ook kunnen leiden tot nieuwe manieren om geboorteafwijkingen die de positionering van organen beïnvloeden te begrijpen en te behandelen."

Hoe Lefty2 werkt

Lefty2 is een eiwit dat wordt geproduceerd door cellen aan de linkerkant van het embryo. Het diffundeert naar de rechterkant van het embryo, waar het zich bindt aan een eiwit dat Nodal heet. Nodal is essentieel voor de ontwikkeling van de rechterkant van het embryo. Door de activiteit ervan te blokkeren zorgt Lefty2 ervoor dat de rechterkant zich anders ontwikkelt dan de linkerkant.

De binding van Lefty2 aan Nodal veroorzaakt een conformationele verandering in Nodal, waardoor het niet aan zijn receptor kan binden. Dit blokkeert de signaalroute die essentieel is voor de ontwikkeling van de rechterkant van het embryo.

Implicaties van het onderzoek

De ontdekking dat Lefty2 een sleutelrol speelt bij het bepalen van de links-rechts-as van embryo's heeft verschillende implicaties. Ten eerste biedt het een nieuw begrip van de fundamentele principes die de ontwikkeling van asymmetrie bij dieren beheersen. Ten tweede zou het kunnen leiden tot nieuwe manieren om geboorteafwijkingen die worden veroorzaakt door verstoringen in de links-rechts asymmetrie, zoals situs inversus, te begrijpen en te behandelen. Ten derde zou het ook kunnen worden gebruikt om nieuwe technologieën voor weefselmanipulatie en -regeneratie te ontwikkelen, door een manier te bieden om de differentiatie van cellen in links-rechts-specifieke structuren te controleren.

De studie is een grote doorbraak op het gebied van de ontwikkelingsbiologie en zal naar verwachting een aanzienlijke impact hebben op ons begrip van hoe embryo's zich ontwikkelen en hoe geboorteafwijkingen optreden.