Kan dårlig proteinhandel være en faktor i autisme?
Et protein hvis mutasjoner finnes hos mennesker med autisme og andre nevroutviklingsforhold, hjelper til med å holde forbindelsene mellom nevroner i hjernen i orden.
Nyutgitt forskning - ledet av Rockefeller University i New York City, NY - avslører at proteinet astrotactin 2 (ASTN2) kan smitte reseptorer vekk fra nevronens overflater og forhindre at de akkumuleres der.
Forbindelser mellom nevroner er avgjørende for hjernens funksjon.
De fungerer fordi reseptorer, som sitter på overflaten av celler, alltid er klare til å samarbeide med innkommende nevrotransmittere fra andre celler.
Prosessen er dynamisk og trenger en kontinuerlig syklus av reseptorer "på og av" cellemembranen for å sikre rask respons på signaler. Handel med proteiner bidrar til å holde reseptorene i bevegelse.
Den nylige studien, som nå inneholder i Proceedings of the National Academy of Sciences, har også antydet en mekanisme der autismespektrumforstyrrelser (ASD), slik som nevroutviklingstilstanden autisme, kan oppstå fra feil i ASTN2.
De eksakte årsakene til nevroutviklingsforhold er stort sett ukjente, selv om mange tegn kan spores til tidlig hjerneutvikling. Forskere mener at opprinnelsen er kompleks og involverer genetiske, biologiske og miljømessige faktorer.
Ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC) er rundt 1 av 68 barn fra USA blitt "identifisert med ASD", med gutter over fire ganger mer sannsynlig å bli identifisert med det enn jenter.
Handel med proteiner
I tidligere arbeider hadde seniorstudieforfatter Mary E. Hatten, professor i nevrovitenskap og atferd ved Rockefeller University, allerede funnet ut at ASTN2 har en menneskehandlerolle under tidlig utvikling når celler migrerer.
Tilstedeværelsen av dette proteinet i den voksne hjernen førte imidlertid til at hovedstudieforfatteren Hourinaz Behesti, da hun ble med på professor Hatten, laboratoriet, for å slå fast at ASTN2 også kan ha en annen rolle.
Nivåene av ASTN2 ser ut til å være spesielt høye i en hjerneområde som kalles lillehjernen. Tradisjonelt ble denne hjerneområdet antatt å dreie seg om kontroll av bevegelse, men, rapporterer forfatterne, "nyere bevis har antydet" at den også kan være involvert i "ikke-motoriske funksjoner, inkludert språk, visuospatialt minne, oppmerksomhet og følelser."
Ved hjelp av et elektronmikroskop identifiserte etterforskerne steder av ASTN2-ekspresjon i lillehjernen til mus.
De oppdaget at proteinet hovedsakelig var å finne i strukturer som kalles "endocytiske og autofagocytiske vesikler", som transporterer proteiner i nevroner.
Svakere synapser
Forskerne identifiserte også noen molekyler som binder seg til ASTN2. Disse "bindingspartnerne" inkluderer proteiner som er kjent for å bli handlet i nevroner og andre proteiner som hjelper til med å bygge synapser.
Synapser er cellestrukturene som tillater nevroner å overføre elektriske og kjemiske signaler til hverandre. Teamet hadde tidligere også funnet ASTN2 uttrykt i "dendritiske pigger" i synapser.
Økende ASTN2 i musneuroner forårsaket en reduksjon i molekylene som binder seg til ASTN2. Dette stemmer overens med ideen om at ASTN2 gjorde jobben sin, og traffikerte dem vekk fra celleoverflaten for å brytes ned og resirkuleres.
Ytterligere tester viste at celler med høyere nivåer av ASTN2 gjorde mer robuste synapser. Dette antyder at utilstrekkelig ASTN2 - som kan skje hvis genet som koder for det er mutert - vil føre til svakere synapser.
Trenger å forstå rollen til lillehjernen bedre
Studien siterer arbeid utført ved Johns Hopkins University, der flere medlemmer av en familie med ASD, språkforsinkelse og andre nevroutviklingsforhold hadde en rekke ASTN2-mutasjoner.
Etterforskerne nevner også en egen, stor populasjonsstudie som fant koblinger mellom ASTN2-mutasjoner og flere typer hjernetilstand.
De konkluderer med at funnene deres støtter ideen om at forstyrrelse av prosessen som sikrer riktig blanding og omsetning av overflateproteiner i hjerneceller kan være en faktor i flere nevroutviklingsforhold.
De sier også at det er et behov for å bedre forstå cerebellums rolle i disse forholdene.
”Folk begynner bare å innse at lillehjernen ikke bare er der for å kontrollere bevegelse og motorisk læring. Den har mye mer komplekse roller i kognisjon og språk. ”
Prof. Mary E. Hatten
