Люди с аутизмом часто имеют плохие когнитивные навыки. Осложняет решение проблемы недостаточность знаний о патологии. В частности, до сих пор остается загадкой взаимосвязь между аутизмом и деятельностью мозга. Новое исследование раскрывает влияние небольшого фрагмента гена на познавательные способности. Это большой шаг в изучении процессов, связанных с аутизмом.
Результаты исследования опубликованы в январе 2020 г. в журнале Molecular Cell.
Содержание статьи
Особенности аутизма со скрытыми причинами
Аутизм – результат неправильных нервных связей, созданных во время развития мозга. Патология заметно влияет на социальные и коммуникативные навыки, однако умственные способности пострадавшего человека зависят от его генов.
С другой стороны, большинство случаев аутизма квалифицируется как единичные случаи, и причина дефектного гена неизвестна. Поэтому важно понимать механизмы, лежащие в основе аутизма, особенно в идиопатических формах со скрытыми причинами.
Роль микроэксонов в мозге
В предыдущей работе ученые обнаружили связь между короткими сегментами гена и аутизмом. Оказалось, что эти крошечные участки, называемые микроэксонами, активны главным образом в мозге. Когда ген транскрибируется или копируется в молекулу РНК, микроэкзоны преднамеренно опускаются или встраиваются на последнем этапе с помощью процесса, известного как альтернативный сплайсинг.
Крошечные фрагменты данных оказывают огромное влияние на способность белка, созданного из РНК с помощью процесса трансляции, связывать другие комплементарные молекулы в процессе нейронного развития. Тем не менее никто не знал, какую истинную роль играют микроэксоны в возникновении аутизма.
В текущем исследовании рассматривался только один микроэксон, обнаруженный в гене elF4G, который управляет синтезом белка внутри клетки. Почти по всем транскриптам гена elF4G в мозге аутичных людей не хватает именно этого микроэксона.
Исследования на мышах показали, что особи без микроэкзона elF4G не могли нормально взаимодействовать с другими особями и плохо справлялись с тестами на обучение и память. Получается, что этот участок гена – и есть признак аутизма.
Как работает микроэксон
Ученые углубились в реальную структуру микроэксона и обнаружили, что он на самом деле кодирует ту часть гена elF4G, которая позволяет гену связываться с белком умственной отсталости Fragile X или FMRP. Это белок не синтезируется у людей с синдромом хрупкой хромосомы Х (тип умственной отсталости). Признаки аутизма наблюдаются примерно у трети людей с этим синдромом, но причина этой связи была обнаружена только сейчас.
Объяснение состоит в том, что и elF4G, и FMRP регулируют то, как мозг реагирует на новый опыт, систему, которая лежит в основе фундаментального процесса обучения.
Без микроэксона белки вырабатываются в больших количествах, обеспечивая множество ионных каналов и белковых рецепторах. Чрезмерное производство этих белков, когда микроэксоны отсутствуют, блокирует определенные типы мозговых волн, помогающих мозгу обрабатывать и понимать знакомые вещи.
Эта работа впервые объяснила, что вызывает большое количество случаев аутизма, которые до сих пор имели неизвестную причину. Знание того, что пошло не так, во многих случаях является первым шагом к поиску того, как это исправить. Например, новый подход к лечению – введение молекул, усиливающих сплайсинг elfF4G у больных аутизмом, проявляющих этот конкретный дефект, вполне может привести к улучшению социальных и когнитивных навыков.
