Dwa białka, które są zaangażowane w autyzm odkryli, że kontrolują siłę i równowagę połączeń komórek nerwowych, odkryli naukowcy z UT Southwestern Medical Center.
Czerwiec 2007 – Białka, które służą do fizycznego łączenia ze sobą komórek nerwowych, zostały odkryte ponad dekadę temu przez naukowców z UT Southwestern, ale ich funkcja jest niejasna.
W nowym opracowaniu, które pojawia się w wydaniu czasopisma z 21 czerwca Neuron, naukowcy odkryli, że jedno białko zwiększa pobudliwość komórek nerwowych, podczas gdy drugie hamuje aktywność komórek. Co najważniejsze, efekty te zależały od tego, jak często komórki się uruchamiały.
Poziomy aktywności neuronów odgrywają istotną rolę podczas prawidłowego rozwoju mózgu u dzieci. Aktywne połączenia stają się silniejsze i przetrwają do dorosłości, a nieaktywne znikają.
Uważa się, że autyzm wiąże się z brakiem równowagi pobudzających i hamujących połączeń nerwowych, co potwierdza teoria powiedział dr Ege Kavalali, profesor nadzwyczajny neuronauki i fizjologii na UT Southwestern i autor papier.
„Mutacje w tych białkach zostały ostatnio powiązane z pewnymi odmianami autyzmu” – powiedział dr Kavalali. „Ta praca zapewnia jasny wgląd w funkcjonowanie białek. Nigdy nie możemy zaprojektować strategii terapeutycznej, nie wiedząc, co robią te mutacje”.
Białka nazywane są neuroliginą-1 i neuroliginą-2. Na styku dwóch komórek nerwowych, zwanym synapsą, białka wystają z powierzchni komórki, która odbiera sygnał z pierwszej komórki. Neuroliginy wiążą się z innymi cząsteczkami na pierwszej komórce, tworząc w ten sposób fizyczny most przez synapsę.
W niektórych przypadkach sygnał z pierwszej komórki pobudza drugą komórkę, podczas gdy w innych synapsach sygnał hamuje drugą komórkę.
Niemowlęta rodzą się z dużo większą liczbą synaps, zarówno pobudzających, jak i hamujących, niż dorośli. W procesie zwanym przycinaniem synapsy, które są nieaktywne podczas rozwoju, zanikają, podczas gdy aktywne mnożą się.
W bieżącym badaniu naukowcy genetycznie manipulowali neuronami szczura w kulturze, aby komórki wytworzyły zbyt dużo neuroliginy-1. Komórki rozwinęły dwukrotnie większą liczbę synaps, co rodzi pytanie, czy neuroligina-1 przyczyniły się do powstania dodatkowych synaps lub przyczyniły się do niepowodzenia istniejących przycinane. Podobne testy wykazały, że nadmiar neuroliginy-2 również prowadził do większej liczby synaps, ale w tym przypadku synapsy działały hamująco.
Gdy komórki, które nadeksprymowały neuroliginę-1 lub neuroliginę-2, zostały chemicznie uniemożliwione przed wystrzeliwaniem, nie rozwinęły one nadmiaru synaps, pomimo obecności odpowiednich białek.
Razem, testy wskazują, że komórki nerwowe z nadmiarem neuroligin rozwijają dodatkowe synapsy tylko wtedy, gdy pozwala się tym komórkom wystrzelić.
„Dwie neuroliginy pełnią uzupełniające się role w normalnych warunkach, przy czym neuroligina-1 zwiększa pobudzenie” powiązania między komórkami nerwowymi i neuroliginą-2 zwiększające liczbę hamujących połączeń, tworzące równowagę”, dr Kavalali powiedział. „W obu przypadkach neuroliginy nie są niezbędne do tworzenia synaps, ale odgrywają rolę w określenie, które synapsy sprawiają, że jest to na dłuższą metę, a tym samym ustalenie, jak reagują komórki nerwowe są."
Ponieważ mutacje w neuroliginach występują u niektórych osób z zaburzeniami ze spektrum autyzmu, naukowcy również zaprojektowali mutacja w neuroliginie-1 porównywalna do obserwowanej u ludzi i wprowadziła zmutowane neuroliginy do szczura neurony.
„Komórki nerwowe niosące zmutowaną neuroliginę wykazały dramatyczny spadek liczby synaps i ponad dwukrotny spadek pobudliwości, co pokazuje, że mutacja zaburza stabilność synaps” – dr Kavalali powiedział.
