Ученые из IST Austria выяснили, как ген высокого риска развития расстройства аутистического спектра влияет на развитие мозга.
Только в Европейском союзе около трех миллионов человек страдают расстройством аутистического спектра (РАС). Некоторые из них страдают лишь незначительно и могут жить независимой жизнью. У других есть тяжелые формы инвалидности. Общее у разных форм — это трудности с социальным взаимодействием и общением, а также повторяющееся стереотипное поведение. Мутации в нескольких сотнях генов связаны с РАС. Один из них называется Cullin 3, и это ген высокого риска: мутация этого гена почти наверняка приводит к заболеванию. Но как именно этот ген влияет на мозг? Чтобы узнать больше об этом, Джасмин Моранделл и Лена Шварц, аспиранты исследовательской группы профессора Гайи Новарино, обратились к мышам, у которых ген Cullin 3 был частично деактивирован, и сравнили их со своими здоровыми братьями и сестрами. Их результаты только что опубликованы в журнале. Nature Communications.
В серии поведенческих и моторных тестов команда хотела увидеть, подражают ли модифицированные мыши некоторым характеристикам пациентов с этой формой аутизма и, следовательно, могут ли они использоваться в качестве модельных организмов. В одном из этих тестов, так называемом трехкамерном тесте на общительность, мышь могла свободно исследовать три соседние камеры коробки, соединенные дверцами. Теперь ученые поместили двух других мышей во внешние коробки: одна была уже знакома исследуемой мыши, а другая мышь никогда не встречалась. «Здоровые мыши обычно предпочитают новое, а не уже знакомое», — объясняет Жасмин Моранделл, соавтор исследования. Однако мышь с измененным геном Cullin 3 не показала признаков узнавания. Кроме того, у мышей были нарушения координации движений, а также другие когнитивные нарушения, связанные с РАС.
Изучая мозг мыши, исследователи заметили очень тонкое, но последовательное изменение положения некоторых клеток мозга. Эти так называемые нейроны или нервные клетки происходят из особой области мозга. Оттуда они мигрируют к самым верхним слоям, пока не найдут свое назначенное место в коре головного мозга. Это очень чувствительный процесс, при котором даже небольшие изменения скорости их перемещения могут изменить структуру коры. Отметив мигрирующие нейроны, ученые могли отслеживать их движения.
Ответ заключается в той важной роли, которую Cullin 3 играет в конце жизни белков. Когда пришло их время, ген Cullin 3 помечает их для деградации — процесса, который необходимо жестко регулировать, чтобы предотвратить накопление белков. Чтобы выяснить, какие белки регулируются неправильно при дефекте Cullin 3, Моранделл и Шварц систематически проанализировали белковый состав мозга мыши.
Оказалось, что белок Plastin 3, который ранее был неизвестен в контексте миграции нейрональных клеток, действительно играет важную роль в этом процессе. Все это происходит на очень ранней стадии развития мозга, примерно в середине беременности — задолго до того, как кто-либо заметит какие-либо изменения в состоянии плода.