Может ли плохой трафик белков быть фактором аутизма?
Белок, мутации которого обнаруживаются у людей с аутизмом и другими нарушениями развития нервной системы, помогает поддерживать бесперебойную работу связей между нейронами в головном мозге.
Недавно опубликованное исследование, проведенное Университетом Рокфеллера в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк, показывает, что белок астротактин 2 (ASTN2) может перемещать рецепторы с поверхностей нейронов и предотвращать их накопление там.
Связи между нейронами важны для работы мозга.
Они работают, потому что рецепторы, которые находятся на поверхности клеток, всегда готовы сотрудничать с нейротрансмиттерами, поступающими из других клеток.
Этот процесс является динамичным и требует постоянного цикла рецепторов, «включаемых и выключающих» клеточную мембрану, чтобы обеспечить быструю реакцию на сигналы. Торговля белками помогает поддерживать работу рецепторов.
Недавнее исследование, которое теперь публикуется в Труды Национальной академии наук, также предложил механизм, посредством которого расстройства аутистического спектра (РАС), такие как аутизм, связанный с психическим развитием, могут возникать из-за дефектов в ASTN2.
Точные причины нарушений развития нервной системы в значительной степени неизвестны, хотя многие признаки можно проследить до раннего развития мозга. Ученые считают, что их происхождение сложное и связано с генетическими, биологическими и экологическими факторами.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), около 1 из 68 детей в США были «идентифицированы с РАС», причем у мальчиков более чем в четыре раза больше шансов быть идентифицированных с ними, чем у девочек.
Торговля белками
В предыдущей работе старший автор исследования Мэри Э. Хаттен, профессор нейробиологии и поведения в Университете Рокфеллера, уже обнаружила, что ASTN2 играет роль в перемещении клеток на раннем этапе развития, когда клетки мигрируют.
Однако присутствие этого белка в мозге взрослого человека заставило ведущего автора исследования Хоуриназ Бехести, когда она присоединилась к лаборатории профессора Хаттена, предположить, что ASTN2 может иметь и другую роль.
Уровни ASTN2, по-видимому, особенно высоки в области мозга, называемой мозжечком. Традиционно считалось, что эта область мозга отвечает за контроль движений, но, как сообщают авторы, «недавние данные показали», что она также может быть связана с «немоторными функциями, включая язык, зрительно-пространственную память, внимание и эмоции».
Затем с помощью электронного микроскопа исследователи идентифицировали участки экспрессии ASTN2 в мозжечке мышей.
Они обнаружили, что белок в основном находится в структурах, называемых «эндоцитарными и аутофагоцитарными пузырьками», которые транспортируют белки внутри нейронов.
Более слабые синапсы
Ученые также идентифицировали некоторые молекулы, которые связываются с ASTN2. Эти «партнеры по связыванию» включают белки, которые, как известно, перемещаются внутри нейронов, и другие белки, которые помогают строить синапсы.
Синапсы - это клеточные структуры, которые позволяют нейронам передавать друг другу электрические и химические сигналы. Команда ранее также обнаружила, что ASTN2 экспрессируется внутри «дендритных шипов» в синапсах.
Увеличение ASTN2 в нейронах мышей вызвало уменьшение молекул, которые связываются с ASTN2. Это согласуется с идеей о том, что ASTN2 выполнял свою работу, перемещая их с поверхности клетки для разложения и вторичной переработки.
Дальнейшие тесты показали, что клетки с более высоким уровнем ASTN2 создают более устойчивые синапсы. Это говорит о том, что недостаточное количество ASTN2 - что может произойти, если ген, кодирующий его, мутирован - приведет к ослаблению синапсов.
Необходимо лучше понять роль мозжечка
В исследовании цитируется работа, выполненная в Университете Джона Хопкинса, в которой несколько членов семьи с РАС, задержкой речевого развития и другими нарушениями развития нервной системы несли ряд мутаций ASTN2.
Исследователи также упоминают отдельное крупное популяционное исследование, которое обнаружило связь между мутациями ASTN2 и несколькими типами состояний мозга.
Они пришли к выводу, что их результаты подтверждают идею о том, что нарушение процесса, обеспечивающего надлежащее сочетание и обмен поверхностных белков в клетках мозга, может быть фактором нескольких состояний нервного развития.
Они также говорят, что необходимо лучше понять роль мозжечка в этих условиях.
«Люди только начинают понимать, что мозжечок нужен не только для управления движением и моторным обучением. У него гораздо более сложные роли в познании и языке ».
Проф. Мэри Э. Хаттен
