Kan een slechte eiwithandel een factor zijn bij autisme?
Een eiwit waarvan de mutaties worden aangetroffen bij mensen met autisme en andere neurologische aandoeningen, helpt de verbindingen tussen neuronen in de hersenen soepel te laten verlopen.
Nieuw gepubliceerd onderzoek - geleid door Rockefeller University in New York City, NY - onthult dat het eiwit astrotactine 2 (ASTN2) receptoren kan transporteren van de oppervlakken van neuronen en kan voorkomen dat ze zich daar ophopen.
Verbindingen tussen neuronen zijn essentieel voor de hersenfunctie.
Ze werken omdat receptoren, die op het oppervlak van cellen zitten, altijd klaar staan om samen te werken met inkomende neurotransmitters van andere cellen.
Het proces is dynamisch en vereist een continue cyclus van receptoren die het celmembraan 'aan en uit' zetten om een snelle reactie op signalen te garanderen. Het verhandelen van eiwitten helpt de receptoren in beweging te houden.
De recente studie, die nu voorkomt in het Proceedings of the National Academy of Sciences, heeft ook een mechanisme gesuggereerd waardoor autismespectrumstoornissen (ASS), zoals de neurologische aandoening autisme, kunnen ontstaan door defecten in ASTN2.
De exacte oorzaken van neurologische aandoeningen zijn grotendeels onbekend, hoewel veel tekenen kunnen worden herleid tot vroege hersenontwikkeling. Wetenschappers zijn van mening dat de oorsprong complex is en genetische, biologische en omgevingsfactoren omvat.
Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) is ongeveer 1 op de 68 kinderen uit de Verenigde Staten "geïdentificeerd met ASS", waarbij jongens meer dan vier keer meer kans ermee worden geïdentificeerd dan meisjes.
Eiwitten verhandelen
In eerder werk had senior studie-auteur Mary E. Hatten, een professor in neurowetenschappen en gedrag aan de Rockefeller University, al ontdekt dat ASTN2 een mensenhandelrol speelt tijdens de vroege ontwikkeling wanneer cellen migreren.
De aanwezigheid van dit eiwit in de hersenen van volwassenen bracht de hoofdauteur van het onderzoek Hourinaz Behesti er echter toe, toen ze bij het laboratorium van prof.Hatten kwam, te stellen dat ASTN2 mogelijk ook een andere rol speelt.
Niveaus van ASTN2 lijken bijzonder hoog te zijn in een hersengebied dat het cerebellum wordt genoemd. Traditioneel dacht men dat dit hersengebied betrekking had op controle van beweging, maar, zo melden de auteurs, "recent bewijs heeft gesuggereerd" dat het ook betrokken kan zijn bij "niet-motorische functies, waaronder taal, visuospatiaal geheugen, aandacht en emotie".
Met behulp van een elektronenmicroscoop identificeerden de onderzoekers vervolgens plaatsen van ASTN2-expressie in de kleine hersenen van muizen.
Ze ontdekten dat het eiwit voornamelijk te vinden was in structuren die "endocytische en autofagocytische blaasjes" worden genoemd en die eiwitten in neuronen transporteren.
Zwakkere synapsen
De wetenschappers identificeerden ook enkele moleculen die binden aan ASTN2. Deze "bindende partners" omvatten eiwitten waarvan bekend is dat ze worden verhandeld in neuronen en andere eiwitten die helpen bij het bouwen van synapsen.
Synapsen zijn de celstructuren waarmee neuronen elektrische en chemische signalen aan elkaar kunnen doorgeven. Het team had eerder ook ASTN2 gevonden, uitgedrukt in "dendritische stekels" in synapsen.
Toenemende ASTN2 in muisneuronen veroorzaakte een vermindering van de moleculen die aan ASTN2 binden. Dit komt overeen met het idee dat ASTN2 zijn werk deed door ze weg te smokkelen van het celoppervlak om te worden afgebroken en gerecycled.
Verdere tests toonden aan dat cellen met hogere niveaus van ASTN2 robuustere synapsen maakten. Dit suggereert dat onvoldoende ASTN2 - zoals zou kunnen gebeuren als het gen dat ervoor codeert, is gemuteerd - zou leiden tot zwakkere synapsen.
Noodzaak om de rol van het cerebellum beter te begrijpen
De studie citeert het werk dat is gedaan aan de Johns Hopkins University, waarin verschillende leden van een familie met ASS, taalachterstand en andere neurologische ontwikkelingsstoornissen een aantal ASTN2-mutaties droegen.
De onderzoekers noemen ook een afzonderlijke, grote populatie-studie die verbanden heeft gevonden tussen ASTN2-mutaties en verschillende soorten hersenaandoeningen.
Ze concluderen dat hun bevindingen het idee ondersteunen dat verstoring van het proces dat zorgt voor de juiste mix en omzet van oppervlakte-eiwitten in hersencellen een factor zou kunnen zijn in verschillende neurologische ontwikkelingsomstandigheden.
Ze zeggen ook dat het nodig is om de rol van het cerebellum bij deze aandoeningen beter te begrijpen.
"Mensen beginnen zich net te realiseren dat het cerebellum er niet alleen is om beweging en motorisch leren te sturen. Het heeft veel complexere rollen in cognitie en taal. "
Prof. Mary E. Hatten
