Мозг слаженно функционирует тогда, когда нейроны общаются друг с другом посредством связей – синапсов. Реже упоминается тот факт, что для этого необходимо не только их формирование, но и своевременное разрушение: это динамическая система, которая постоянно обновляется.
И лишь недавно исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, помогло определить белок, который регулирует этот процесс.
Для образования синапсов необходимо наличие на поверхности нейронов различных белков, с помощью которых нервные клетки узнают друг друга. Если таких белков нет, то связь между клетками не установится. Но если их слишком много или они слишком долго задерживаются на нейронах – функционирование синапса также может быть нарушено.
Исследовательская группа продемонстрировала, что белок ASTN2 помогает своевременно удалять синаптические белки с мембраны. Исследователи также предлагают концепцию, согласно которой дефекты ASTN2 приводят к патологиям функционирования нервной системы, таким как аутизм и когнитивные нарушения.
По-видимому, он регулирует динамическое равновесие различных белков – рецепторов, ферментов синтеза медиаторов, транспортных белков, компонентов цитоскелета нейрона и прочих, в первую очередь, в эмбриональном развитии. Это необходимо для миграции клеток, правильного развития нервной ткани и ее адекватного функционирования. Но, как оказалось, этот белок присутствует и в мозге взрослых людей.
Там он, скорее всего, играет все те же роли, но теперь – для обеспечения когнитивных и моторных функций. Подтверждение этого – наиболее выраженная его экспрессия в мозжечке. Но дальше ждали еще сюрпризы: параллельное независимое медицинское исследование семьи с нервно-психическими расстройствами, в том числе аутизмом и языковыми задержками, выявило у всех членов мутацию в белке ASTN2. Эта находка навела исследователей на мысль том, что нарушение связей между нейронами, обусловленное неправильной конфигурацией этого белка, может оказаться виноватым в развитии таких патологий.
Исследователи использовали специальный метод микроскопии для определения того, где ASTN2 экспрессируется в мозжечке мыши. Они обнаружили, что он проявляется прежде всего в компонентах нейронов, ответственных за перемещение белков, и удалось идентифицировать ряд молекул, которые прикрепляются к ASTN2.
Когда исследователи увеличили экспрессию ASTN2 в мышиных нейронах (то есть активность генов, отвечающих за его синтез, стала выше), уровни связывающихся с ним белков заметно снизились. Это указывает на то, что ASTN2 присоединяется к этим белкам и затем отделяет их от мембраны для утилизации в клетке. Ученые также заметили, что клетки с повышенным АСТН2 активнее образовывали синапсы; и они подозревают, что снижение ASTN2 дает противоположный эффект.
Дефицит этого белка приводит к тому, что синапсы слабеют и хуже функционируют: нервный импульс распространяется медленно, его передача нарушена. Без ASTN2 белки накапливаются на поверхности клетки, что препятствует образованию нормальных нейронных связей.
Результаты этого исследования вскрыли сразу два важных момента: чрезмерное накопление белков на поверхности нейронов может стать причиной нарушения коммуникаций между нейронами и развития нервных патологий, а также дает толчок к рассмотрению мозжечка в качестве одной из ключевых структур в развитии аутизма и прочих психических нарушений.
Текст: Дарья Тюльганова