Czy kiepski handel białkami może być czynnikiem autyzmu?
Białko, którego mutacje występują u osób z autyzmem i innymi schorzeniami neurorozwojowymi, pomaga w utrzymaniu płynnych połączeń między neuronami w mózgu.
Nowo opublikowane badania - prowadzone przez Rockefeller University w Nowym Jorku w Nowym Jorku - ujawniają, że białko astrotaktyna 2 (ASTN2) może przemieszczać receptory z dala od powierzchni neuronów i zapobiegać ich gromadzeniu się tam.
Połączenia między neuronami są niezbędne do funkcjonowania mózgu.
Działają, ponieważ receptory, które znajdują się na powierzchni komórek, są zawsze gotowe do współpracy z napływającymi neuroprzekaźnikami z innych komórek.
Proces jest dynamiczny i wymaga ciągłego cyklu receptorów „włączających i wyłączających” błonę komórkową, aby zapewnić szybką odpowiedź na sygnały. Przemieszczające się białka pomagają w utrzymaniu ruchu receptorów.
Najnowsze badanie, które teraz znajduje się w Materiały z National Academy of Sciences, zasugerował również mechanizm, za pośrednictwem którego zaburzenia ze spektrum autyzmu (ASD), takie jak autyzm neurorozwojowy, mogą wynikać z defektów w ASTN2.
Dokładne przyczyny chorób neurorozwojowych są w dużej mierze nieznane, chociaż wiele objawów można przypisać wczesnemu rozwojowi mózgu. Naukowcy uważają, że początki są złożone i obejmują czynniki genetyczne, biologiczne i środowiskowe.
Według Centers for Disease Control and Prevention (CDC), około 1 na 68 dzieci w Stanach Zjednoczonych „identyfikuje się z ASD”, a chłopcy są z nim ponad cztery razy częściej identyfikowani niż dziewczynki.
Handel białkami
W poprzedniej pracy starsza autorka badań Mary E. Hatten, profesor neurologii i zachowań na Uniwersytecie Rockefellera, odkryła już, że ASTN2 odgrywa rolę przemytniczą we wczesnym okresie rozwoju, kiedy migrują komórki.
Obecność tego białka w mózgu dorosłego doprowadziła jednak głównego autora badania, Hourinaz Behesti, kiedy dołączyła do laboratorium prof. Hattena, do przypuszczenia, że ASTN2 może mieć również inną rolę.
Wydaje się, że poziomy ASTN2 są szczególnie wysokie w regionie mózgu zwanym móżdżkiem. Tradycyjnie sądzono, że ten region mózgu dotyczy kontroli ruchu, ale autorzy donoszą, że „ostatnie dowody sugerują”, że może on również być związany z „funkcjami niemotorycznymi, w tym językiem, pamięcią wzrokowo-przestrzenną, uwagą i emocjami”.
Za pomocą mikroskopu elektronowego badacze zidentyfikowali następnie miejsca ekspresji ASTN2 w móżdżku myszy.
Odkryli, że białko znajdowało się głównie w strukturach zwanych „pęcherzykami endocytarnymi i autofagocytarnymi”, które transportują białka wewnątrz neuronów.
Słabsze synapsy
Naukowcy zidentyfikowali również pewne cząsteczki, które wiążą się z ASTN2. Ci „partnerzy wiążący” obejmują białka, o których wiadomo, że są przemieszczane wewnątrz neuronów i inne białka, które pomagają budować synapsy.
Synapsy to struktury komórkowe, które umożliwiają neuronom przekazywanie sobie sygnałów elektrycznych i chemicznych. Wcześniej zespół odkrył również, że ASTN2 ulega ekspresji wewnątrz „kolców dendrytycznych” w synapsach.
Zwiększenie ASTN2 w neuronach myszy spowodowało zmniejszenie liczby cząsteczek, które wiążą się z ASTN2. Jest to zgodne z ideą, że ASTN2 wykonywała swoją pracę, przenosząc je z powierzchni komórek w celu ich rozbicia i recyklingu.
Dalsze testy wykazały, że komórki z wyższymi poziomami ASTN2 wytwarzały solidniejsze synapsy. Sugeruje to, że niewystarczająca ilość ASTN2 - jak mogłoby się zdarzyć, gdyby gen, który go koduje, był zmutowany - doprowadziłby do słabszych synaps.
Trzeba lepiej zrozumieć rolę móżdżku
Badanie cytuje prace wykonane na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa, w którym kilku członków rodziny z ASD, opóźnieniem językowym i innymi schorzeniami neurorozwojowymi było nosicielami wielu mutacji ASTN2.
Badacze wspominają również o osobnym, dużym badaniu populacyjnym, w którym znaleziono powiązania między mutacjami ASTN2 a kilkoma typami chorób mózgu.
Dochodzą do wniosku, że ich odkrycia potwierdzają tezę, że zakłócenie procesu zapewniającego odpowiednią mieszankę i wymianę białek powierzchniowych w komórkach mózgowych może być czynnikiem w kilku stanach neurorozwojowych.
Mówią też, że istnieje potrzeba lepszego zrozumienia roli móżdżku w tych stanach.
„Ludzie dopiero zaczynają zdawać sobie sprawę, że móżdżek służy nie tylko do kontrolowania ruchu i uczenia się motorycznego. Odgrywa znacznie bardziej złożone role w poznaniu i języku ”.
Prof. Mary E. Hatten
