Ученые обнаружили ген, замедляющий работу клеток мозга

Мозг изображение

Ученые из IST Austria выяснили, как ген высокого риска развития расстройства аутистического спектра влияет на развитие мозга.

Только в Евросоюзе около 3 млн. человек страдают расстройством аутистического спектра (РАС). Некоторые из них страдают лишь незначительно и могут жить независимой жизнью. У других есть тяжелые формы инвалидности. Что общего у разных форм, так 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?

Джасмин Моранделл и Лена Шварц, аспиранты исследовательской группы профессора Гайи Новарино, провели эксперименты на мышах, у которых ген Cullin 3 был частично деактивирован, и сравнили их со своими здоровыми братьями и сестрами. Результаты исследования были 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. Затем 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 наблюдались нарушения координации движений, а также другие когнитивные нарушения, связанные с РАС.

«Если ген Cullin 3 деактивирован, белок Plastin 3 накапливается, заставляя клетки мигрировать медленнее и на более короткие расстояния», — объясняет аспирант Лена Шварц.

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 в самые верхние слои, пока не найдут свое назначенное место в коре головного мозга. Это очень чувствительный процесс, при котором даже небольшие изменения скорости, с которой они движутся, могут изменить структуру коры головного мозга. Отметив мигрирующие нейроны, ученые могли отслеживать их движения.

«Мы могли наблюдать миграционный дефицит — нейроны застряли в нижних слоях коры», — описывает Лена Шварц, другой соавтор исследования.

Однако ученые не могли ответить на вопрос: Почему клетки не двигаются так, как должны?

По их мнению, 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.

«Мы изучали белки, которые накапливаются в мозге мутанта, и обнаружили белок под названием Plastin 3. Затем Гайя наткнулась на плакат, описывающий работу группы Schur из IST Austria, и мы были очень взволнованы», — говорит Ясмин Моранделл.

«Они независимо работали над Plastin 3 как регулятором подвижности клеток и получили дополнительные результаты к нашим. Именно тогда мы начали работать вместе», — говорит профессор Гая Новарино.

Оказалось, что белок Plastin 3, который ранее был неизвестен в контексте миграции нейрональных клеток, действительно играет важную роль в этом процессе.

«Если ген Cullin 3 деактивирован, белок Plastin 3 накапливается, заставляя клетки мигрировать медленнее и на более короткие расстояния. Это именно то, что мы наблюдали в коре головного мозга мутантных мышей Cullin 3», — говорит аспирант Лена Шварц.

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.

«Определение этих критических окон во время развития мозга может быть чрезвычайно важным для точной настройки лечения пациентов с определенными формами РАС», — объясняет Новарино, который стремится улучшить диагностику и варианты лечения для людей с РАС.

«Дальнейшие исследования Plastin 3 могут проложить путь для некоторых терапевтических средств. Подавление накопления этого белка может в конечном итоге облегчить некоторые симптомы, которые есть у пациентов», — говорит Шварц.

«Теперь мы знаем, что дефектный Cullin 3 приводит к повышению уровня Plastin 3. Эта тесная корреляция показывает, что уровни белка пластина 3 могут быть важным фактором для контроля внутренних движений клеток», — говорит Жасмин Моранделл.

Для дальнейшего исследования группа Новарино объединила усилия с группами Данцля и Шура и коллегой из Римского университета.

«Завершить это обширное исследование примерно за два с половиной года, несмотря на пандемию, стало возможно только при поддержке наших соседей из IST Austria», -отметил Новарино.

Ранее Курсор писал о новой теории сновидений, предложенной ИИ: гипотеза переоборудованного мозга. Гипотеза переоборудованного мозга предполагает, что вымыслы и, возможно, искусство в целом могут иметь базовую когнитивную полезность для предотвращения переобучения, поскольку они действуют как искусственные сны.

Курсор сообщал, что ученые выяснили, как клетки мозга восстанавливают свою ДНК. Нейронам не хватает способности реплицировать свою ДНК , поэтому они постоянно работают над восстановлением повреждений своего генома.

Курсор также писал, что Тель-Авивский университет делает прорыв в лечении рака мозга.

Израильский стартап разработал иглу для операций на головном мозге. Созданная в Израиле специальная игла призвана обезопасить операции по удалению опухолей в головном мозге.

Ранее Курсор писал, что вакцину от рака мозга успешно испытали на людях. Завершился первый этап испытаний на людях вакцины, помогающей иммунной системе пациентов бороться с опухолью мозга.

Израильские ученые заявили, что раковые бактерии можно использовать против опухолей. Раковые клетки представляют бактериальные пептиды на своих клеточных стенках, что свидетельствует об их существовании Т-клеткам иммунной системы.

Ученые смогли уничтожить раковые клетки с самой распространенной мутацией. Ученые разработали терапевтический подход на основе антител, который нацелен на неоантиген, полученный из общей мутации TP53, высокоспецифичным образом.

Ученые создали фрагмент ДНК, который уничтожает стволовые клетки рака. Началась уже первая фаза испытания препарата, чтобы оценить его безопасность и эффективность для людей.

Разработан новый метод лечения самого смертоносного рака. Британские и китайские ученые разработали новый метод лечения рака поджелудочной железы.

Ученые решили столетнюю загадку раковых опухолей. Ученые смогли объяснить таинственный эффект Варбурга.

Читайте последние новости Израиля и мира на канале Курсора в Telegram.

Автор материала:
Таня Нати
ТЭГИ: