Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе (WashU, США) выяснили, почему при синдроме Ангельмана замедляется развитие мозга. Исследование на мышах показало, что накопление одного фермента запускает у нейронов стрессовую реакцию, которая тормозит их рост. Об открытии сообщили на сайте WashU.
© Газета.Ru
Синдром Ангельмана — редкое заболевание, причина которого известна: отсутствие одного гена, обычно наследуемого от матери. Оно встречается примерно у одного из 20 тыс. новорожденных и связано с когнитивными и двигательными нарушениями, которые становятся заметны у детей примерно с шести месяцев. Хотя причина кажется простой, было неясно, почему отсутствие гена приводит именно к таким последствиям, — и это затрудняло поиск лечения.
Исследование под руководством Джейсона И, доцента кафедры нейробиологии, показало: у мышей отсутствие гена запускает биологическую цепочку, из-за которой в мозге накапливается обычно безвредный фермент — аспарагинсинтетаза. Само накопление не повреждает клетки напрямую, но косвенно влияет на рост мозга.
«Нейроны обманом заставляют думать, что они в стрессе, хотя это не так — это плохо, потому что тогда они не растут нормально. Это реакция мозга, пытающегося сэкономить ресурсы для защиты. Но это говорит о том, что в мозге есть дисрегуляция, которую мы, возможно, сможем исправить», — уточнил И.
Команда обнаружила: если исправить одно из звеньев этой молекулярной цепочки, у мышей восстанавливается нормальное развитие мозга и поведение. Это первый случай, когда повышение уровня аспарагинсинтетазы связали с неврологическим заболеванием.
Путь от отсутствующего гена к стрессовой реакции не прямой. Ген UBE3A производит фермент убиквитинлигазу — «хозяйственный» белок, который помечает ненужные белки в клетках для утилизации. Убиквитинлигаза активна по всему мозгу и участвует в 60 клеточных процессах.
Чтобы сузить круг, ученые создали в лаборатории модифицированные клетки, в которых ген UBE3A был отключен. Они выявили 23 белка-кандидата, уровень которых повышался при отсутствии гена. Один из них — аспарагинсинтетаза — оказался тесно связан с нормальной функцией убиквитинлигазы.
У мышей с моделью синдрома Ангельмана повышенный уровень аспарагинсинтетазы активировал стрессовую реакцию мозга. Это было неожиданно: фермент не взаимодействует с обычными триггерами стресса и не повреждает клетку. Но стрессовая реакция приводит к резкому сокращению производства белков и роста, поскольку мозг пытается сэкономить ресурсы. Когда ученые заблокировали производство аспарагинсинтетазы, нормальный рост мозга восстановился.
Ученые надеются, что стрессовую реакцию из-за аспарагинсинтетазы можно будет корректировать лекарствами. Но до начала работы над возможным лечением предстоит многое узнать. Команда продолжает выяснять, почему фермент запускает стрессовую реакцию, где в мозге она наиболее активна и в какой период развития вмешательство будет наиболее эффективным.
Ранее сообщалось, что ученые обратили вспять нарушения в мозге при болезни Альцгеймера.
