Исследование в журнале Pharmaceuticals раскрыло , как специфические генетические мутации в белках α 2 δ-1 и α 2 δ-3, связанные с расстройствами аутистического спектра (РАС), изменяют нейронную функциональность. Эти мутации значительно снижают экспрессию мембран белков и синаптическое нацеливание, но не нарушают активность кальциевых каналов или транссинаптическую сигнализацию.

Исследование, проведенное в Университете медицинских наук имени Карла Ландштайнера (KL Krems) в рамках научного направления «Психическое здоровье и нейронаука», предлагает новый взгляд на то, как незначительные нарушения функции белков могут влиять на формирование синапсов и нейронных сетей.

Результаты подчеркивают необходимость новых экспериментальных инструментов и могут предложить новые подходы к разработке целевых методов лечения, учитывающих сложную биологию РАС.

Расстройство аутистического спектра — сложное заболевание нервной системы, которое поражает миллионы людей по всему миру и характеризуется трудностями в общении, социальном поведении и повторяющимися действиями.

Значительная часть случаев РАС связана с генетическими факторами , при этом мутации в генах CACNA2D1 и CACNA2D3, которые кодируют белки α 2 δ-1 и α 2 δ-3, становятся критическими игроками. Эти белки регулируют кальциевые каналы , образование синапсов и нейронные связи, однако их точная роль в РАС остается неясной.

Чтобы восполнить этот пробел, Отделение физиологии им. К. Л. Кремса приступило к комплексному исследованию с целью изучения клеточных патофизиологических механизмов мутаций в этих генах.

Тонкое нарушение
«Эти результаты переопределяют наше понимание роли белков α 2 δ в развитии мозга», — говорит профессор, доктор Джеральд Обермейр, глава отдела физиологии в KL Krems. Его команда обнаружила, что две специфические мутации — p.R351T в α 2 δ-1 и p.A275T в α 2 δ-3 — снижают присутствие этих белков в нейрональных мембранах, тем самым нарушая синаптическую локализацию.

«Это открытие делает особенно интересным то, что, хотя мутации не влияют на классические функции кальциевых каналов, незначительные изменения могут существенно повлиять на синаптические функции», — добавляет Сабрин Хаддад, магистр наук, первый автор публикации и аспирант в команде профессора Обермейра.

В исследовании использовались культивированные нейроны гиппокампа и передовые электрофизиологические методы для оценки того, как эти мутации влияют на нейронные процессы. Результаты показали, что мутации p.R351T и p.A275T привели к снижению экспрессии мембранных белков α 2 δ, особенно в дендритах и ​​аксонах, критических участках нейронной связи.

Интересно, что мутация p.A275T в α 2 δ-3 также изменяет гликозилирование белка — процесс, критически важный для поддержания стабильности и функции белка. Несмотря на эти структурные нарушения, активность кальциевых каналов и синаптическая сигнализация не были затронуты, что указывает на то, что влияние мутаций, скорее всего, касается архитектуры синапсов, а не их сигнальных свойств.

Последствия для будущего
Исследование подтвердило, что общие уровни белков α 2 δ оставались стабильными, что предполагает, что мутации в первую очередь влияют на их структурную и поверхностную локализацию в нейронах. Эти результаты смещают фокус с традиционных взглядов на дисфункцию кальциевых каналов на изучение того, как неправильная локализация белков может влиять на нейронные сети.

«Наша работа показывает, что эффекты этих мутаций имеют множество нюансов, что подчеркивает необходимость более глубоких исследований их роли в расстройствах нейроразвития, таких как аутизм», — утверждает профессор Обермайр.

Это исследование добавляет важный элемент к головоломке сложных генетических основ аутизма.

Выявляя альтернативные пути, посредством которых генетические мутации влияют на развитие мозга , исследование закладывает основу для инновационных экспериментальных подходов, а также предлагает новый взгляд на возможности новых терапевтических подходов.