蛋白质ASTN2为自闭症和其他脑部疾病提供了新的见解

时间：2021-08-08 10:52:11 来源：

如图所示，ASTN2由小鼠小脑中的浦肯野细胞自然表达。为了更好地了解蛋白质的工作原理，研究人员提高了这些细胞中ASTN2（绿色）的水平。

在大脑中，就像在企业中一样，联系就是一切。为了维持细胞联系，神经元的外表面及其膜必须表达特定的蛋白质-伸出手并向附近细胞打招呼的谚语。而且，就像令人毛骨悚然的长时间握手一样，表面分子可能会超出其欢迎程度：在膜上停留时间过长的蛋白质可能会损害细胞之间的连接或突触。

在一项新的研究中，洛克菲勒的科学家Mary E. Hatten和研究助理Hourinaz Behesti证明了蛋白质ASTN2有助于及时地将蛋白质从膜中移出。研究人员还提出了ASTN2缺陷导致神经发育障碍（例如自闭症和智力障碍）的机制。

需要蛋白质的蛋白质

神经元以化学物质或神经递质的形式相互传递信息，从而激活邻近细胞表面的受体蛋白。化学交流是高度动态的，这意味着受体也必须是动态的：它们永久地在膜上旋转和旋转，从而确保对传入信号的快速响应。这个过程需要其他蛋白质的协助，即所谓的贩运者，可以推动受体一起移动。

弗雷德里克·P·罗斯（Frederick P. Rose）教授哈滕（Hatten）已证明，蛋白质ASTN2在早期发育的细胞迁移过程中就是这种贩运者。当Behesti加入Hatten的实验室时，她提议这种蛋白质也可能在以后的生活中发挥作用，这一观点得到了ASTN2已显示在成人大脑中这一事实的支持。具体来说，该蛋白质似乎在小脑中不成比例地表达，小脑是一个大脑区域，一些研究人员怀疑该蛋白质除了在调节运动方面起着更为重要的作用外，还可能控制着认知的复杂方面。

Hatten和Behesti希望更好地了解ASTN2在成人小脑中的功能。最初的线索来自约翰·霍普金斯大学的合作者，他们确定了一个家庭，该家庭的多个成员患有ASTN2突变和神经发育障碍，包括自闭症和语言延迟。

同时，一项针对大量人群的独立研究表明，ASTN2突变与多种脑部疾病有关。因此，Hatten和Behesti着手确定这种蛋白质中的缺陷如何破坏小脑回路以及整个大脑的活动。

在表面上

研究人员使用一种特殊的显微镜技术来确定ASTN2在小鼠小脑中的表达位置。他们发现它主要出现在负责蛋白质移动的神经元组件中，并鉴定出一系列附着于ASTN2的分子。这些“结合伴侣”包括参与突触形成和蛋白质运输的蛋白质。

当研究人员增加小鼠神经元中ASTN2的表达时，其结合伴侣的水平降低，这表明ASTN2附着于这些蛋白质，然后将它们从膜中带走，使其在细胞内降解。与杜克大学的研究人员合作，科学家还观察到ASTN2升高的细胞形成了更强的突触。他们怀疑降低的ASTN2会产生相反的效果。

“我们的数据表明，在ASTN2中发生突变的人产生的蛋白质较少，从而导致突触变慢或变弱，” Behesti说。

研究人员提出，如果没有足够的ASTN2，蛋白质就会在细胞表面积聚，从而阻碍神经元的连接和交流。

“突触不是一成不变的。他们需要实时响应动态刺激。他们做到这一点的方法之一就是改变其表面蛋白的表达。” Behesti说。

这项研究支持更广泛的观点，即表面蛋白组成的破坏可能是许多神经发育障碍的基础。它还指出小脑是了解这些情况的潜在富有成果的研究主题。

Hatten说：“人们才刚刚开始意识到小脑不只是在控制运动和运动学习。”“它在认知和语言上的作用要复杂得多。”

出版物：Hourinaz Behesti等人，“ ASTN2通过表面蛋白的运输和降解来调节突触强度”，PNAS，2018年； doi：/10.1073/pnas.1809382115

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