Исследователи из институтов Южной Кореи выявили крошечный, но важный фрагмент генетического кода, который помогает определить, как клетки мозга соединяются, взаимодействуют и функционируют. Свое открытие, которое поможет понять происхождение некоторых неврологических и психических заболеваний, они опубликовали в Nature Communications.
Ученые сосредоточили свое внимание на белке PTPδ, который помогает нейронам формировать синапсы — передатчики сигналов. Результаты прошлых исследований показали, что этот белок связан со многими психическими расстройствами. В своей работе ученые рассмотрели ранее не изученную деталь — крошечный сегмент, известный как мини-экзон В.
Мини-экзон В состоит всего из четырех аминокислот, но играет важную роль в развитии мозга и поведения. Он образуется в результате альтернативного сплайсинга — процесса, при котором клетки включают или исключают определенные фрагменты генетического материала, чтобы немного изменить структуру и функцию белка.
В ходе эксперимента над мышами ученые удалили мини-экзон В из гена PTPδ. Результаты показали, что генетически модифицированные мыши имели выживаемость после рождения меньше 30%, что показывает важность этого сегмента в раннем развитии мозга и жизнеспособности. Мыши с одной копией измененного гена доживали до зрелого возраста, но демонстрировали увеличение тревожности и снижение двигательной активности.
Ученые провели запись активности мозга мышей, которые подтвердили дисбаланс в синаптической активности. Нейроны, отвечающие за обработку информации, получали более слабый возбуждающий сигнал, а интернейроны, помогающие контролировать активность мозга — более сильный. Этот дисбаланс между возбуждением и торможением считается характерной чертой различных психических расстройств.
Было обнаружено также, что PTPδ образует молекулярный комплекс с другим белком, IL 1 RAP, только при наличии мини-экзона. Без этого взаимодействия белков нарушается важнейший путь формирования возбуждающих синапсов.
Даже самый незначительный генетический элемент может нарушить баланс нейронных связей. Это напоминание о том, что ошибки при альтернативном сплайсинге могут иметь серьезные последствия для заболевания мозга.
Эта информация поможет в будущем разработать методы лечения, направленные на регуляцию сплайсинга и помогающих восстановить нормальный синаптический баланс у пациентов с такими нарушениями.
Ранее мы рассказывали о том, что найдена молекула, вызывающая светобоязнь при мигрени.