Исследователи из Университета Макгилла и Монреальского университета определили важную связь между синтезом белка и расстройствами аутистического спектра (РАС), которая может открыть новые терапевтические возможности. Регуляция синтеза белка, также называемая трансляцией мРНК, – это процесс, с помощью которого клетки производят белки. Этот механизм задействован во всех аспектах функционирования клеток и организма. Новое исследование на мышах показало, что аномально высокий синтез группы нейрональных белков, называемых нейролигинами, приводит к симптомам, аналогичным диагностированным при РАС. Исследование также показывает, что аутизмоподобное поведение можно исправить у взрослых мышей с помощью соединений, ингибирующих синтез белка, или с помощью генной терапии, нацеленной на нейролигины. Их результаты опубликованы в журнале Nature.
Расстройства аутистического спектра (РАС) включают широкий спектр заболеваний нервной системы, которые влияют на три области поведения: социальное взаимодействие, общение и повторяющиеся интересы или поведение. По данным U.S.-в центрах по контролю и профилактике заболеваний, каждый 88 ребенок страдает РАС, и это расстройство, как сообщается, встречается во всех расовых, этнических и социально-экономических группах. РАС почти в пять раз чаще встречаются среди мальчиков (1 из 54), чем среди девочек (1 из 252).
"Моя лаборатория посвящена выяснению роли нерегулируемого синтеза белка в этиологии рака. Однако наша команда была удивлена, обнаружив, что аналогичные механизмы могут быть задействованы в развитии РАС", объяснил проф. Наум Зоненберг, из отдела Макгилла. биохимии медицинского факультета и онкологического исследовательского центра Гудмана. "Мы использовали модель мыши, в которой был удален ключевой ген, контролирующий инициацию синтеза белка. У этих мышей была увеличена продукция нейролигинов. Нейролигины важны для образования и регулирования связей, известных как синапсы между нейронными клетками в головном мозге, и необходимы для поддержания баланса при передаче информации от нейрона к нейрону."
"С момента открытия мутаций нейролигина у людей с РАС в 2003 году точные молекулярные механизмы, связанные с этим, остаются неизвестными," сказал Христос Гкогкас, научный сотрудник McGill и ведущий автор. "Наша работа является первой, которая связывает трансляционный контроль нейролигинов с измененной синаптической функцией и аутизмоподобным поведением у мышей. Ключ в том, что мы добились отмены симптомов, подобных РАС, у взрослых мышей. Во-первых, мы использовали составы, которые ранее были разработаны для лечения рака, чтобы уменьшить синтез белка. Во-вторых, мы использовали нереплицирующиеся вирусы в качестве носителей, чтобы положить конец чрезмерному синтезу нейролигинов."
Компьютерное моделирование сыграло важную роль в этом исследовании. "Используя новый сложный компьютерный алгоритм, который мы специально разработали, чтобы ответить доктору. На вопросы Соненберга мы определили уникальные структуры мРНК нейролигинов, которые могут отвечать за их специфическую регуляцию," объяснил проф. Франсуа Майор из Института исследований иммунологии и рака и Департамента компьютерных наук Монреальского университета.
Исследователи обнаружили, что дисрегулируемый синтез нейролигинов усиливает синаптическую активность, что приводит к дисбалансу между возбуждением и торможением в отдельных клетках мозга, открывая новые захватывающие возможности для исследований, которые могут раскрыть секреты аутизма.
"Аутичное поведение у мышей предотвращалось путем избирательного снижения синтеза одного типа нейролигина и обращения вспять изменений синаптического возбуждения в клетках," объяснил проф. Жан-Клод Лакайль из Groupe de Recherche sur le Système Nerveux Central и кафедры физиологии Монреальского университета. "Короче говоря, мы манипулировали механизмами в клетках мозга и наблюдали, как они влияют на поведение животного." Исследователи также смогли обратить вспять изменения в торможении и усилить аутистическое поведение, манипулируя вторым нейролигином. "Тот факт, что баланс может быть нарушен, предполагает возможность фармакологического вмешательства путем воздействия на эти механизмы," Лакайль заключил.