Kunne dårlig proteinhandel være en faktor i autisme?
Et protein, hvis mutationer findes hos mennesker med autisme og andre neuroudviklingsforhold, hjælper med at holde forbindelserne mellem neuroner i hjernen kørende.
Nyligt offentliggjort forskning - ledet af Rockefeller University i New York City, NY - afslører, at proteinet astrotactin 2 (ASTN2) kan trafficere receptorer væk fra neuronernes overflader og forhindre dem i at akkumuleres der.
Forbindelser mellem neuroner er afgørende for hjernens funktion.
De virker, fordi receptorer, der sidder på cellernes overflader, altid er klar til at samarbejde med indgående neurotransmittere fra andre celler.
Processen er dynamisk og har brug for en kontinuerlig cyklus af receptorer "til og fra" cellemembranen for at sikre hurtig reaktion på signaler. Handel med proteiner hjælper med at holde receptorer i bevægelse.
Den nylige undersøgelse, som nu findes i Proceedings of the National Academy of Sciences, har også foreslået en mekanisme, hvorigennem autismespektrumforstyrrelser (ASD'er), såsom autisme til neuroudviklingstilstand, kunne opstå som følge af defekter i ASTN2.
De nøjagtige årsager til neuroudviklingsforhold er stort set ukendte, selvom mange tegn kan spores til tidlig hjerneudvikling. Forskere mener, at oprindelsen er kompleks og involverer genetiske, biologiske og miljømæssige faktorer.
Ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC) er omkring 1 ud af 68 børn fra USA blevet "identificeret med ASD", hvor drenge over fire gange mere sandsynligt er identificeret med det end piger.
Handel med proteiner
I tidligere arbejde havde seniorforsøgsforfatter Mary E. Hatten, professor i neurovidenskab og adfærd ved Rockefeller University, allerede fundet ud af, at ASTN2 spiller en menneskehandel under den tidlige udvikling, når celler migrerer.
Tilstedeværelsen af dette protein i den voksne hjerne førte imidlertid til, at hovedundersøgelsesforfatter Hourinaz Behesti, da hun sluttede sig til professor Hatten's laboratorium, til at hævde, at ASTN2 også kan have en anden rolle.
Niveauer af ASTN2 ser ud til at være særligt høje i en hjerneområde kaldet lillehjernen. Traditionelt blev dette hjerneområde antaget at vedrøre kontrol af bevægelse, men rapporter, forfatterne, "nyere beviser har antydet", at det også kan være involveret i "ikke-motoriske funktioner, herunder sprog, visuospatial hukommelse, opmærksomhed og følelser."
Ved hjælp af et elektronmikroskop identificerede efterforskerne derefter steder med ASTN2-ekspression i cerebellums hos mus.
De opdagede, at proteinet hovedsageligt var at finde i strukturer kaldet ”endocytiske og autofagocytiske vesikler”, som transporterer proteiner inde i neuroner.
Svagere synapser
Forskerne identificerede også nogle molekyler, der binder til ASTN2. Disse "bindingspartnere" inkluderer proteiner, der vides at blive handlet inde i neuroner og andre proteiner, der hjælper med at opbygge synapser.
Synapser er cellestrukturer, der tillader neuroner at overføre elektriske og kemiske signaler til hinanden. Holdet havde tidligere også fundet ASTN2 udtrykt inde i "dendritiske pigge" i synapser.
Forøgelse af ASTN2 i musneuroner forårsagede en reduktion i de molekyler, der binder til ASTN2. Dette er i overensstemmelse med ideen om, at ASTN2 udførte sit arbejde og handlede dem væk fra celleoverfladen for at blive nedbrudt og genanvendt.
Yderligere tests afslørede, at celler med højere niveauer af ASTN2 lavede mere robuste synapser. Dette antyder, at utilstrækkelig ASTN2 - som kan ske, hvis genet, der koder for det, er muteret - ville føre til svagere synapser.
Brug for bedre at forstå rolle cerebellum
Undersøgelsen citerer arbejde udført på Johns Hopkins University, hvor flere medlemmer af en familie med ASD, sprogforsinkelse og andre neuroudviklingsmæssige forhold bar et antal ASTN2-mutationer.
Efterforskerne nævner også en separat, stor befolkningsundersøgelse, der fandt forbindelser mellem ASTN2-mutationer og flere typer hjernetilstand.
De konkluderer, at deres fund understøtter ideen om, at afbrydelse af processen, der sikrer den passende blanding og omsætning af overfladeproteiner i hjerneceller, kan være en faktor under flere neuroudviklingsmæssige forhold.
De siger også, at der er behov for bedre at forstå cerebellums rolle under disse forhold.
”Folk er lige begyndt at indse, at lillehjernen ikke kun er der for at kontrollere bevægelse og motorisk læring. Det har meget mere komplekse roller i kognition og sprog. ”
Professor Mary E. Hatten
