Мутації, пов'язані з аутизмом, змушують нейрони приймати занадто багато сигналів від сусідів.
З аутизмом пов'язані безліч генетичних дефектів; так, кілька років тому в журналі Neuron вийшло відразу кілька статтею, в яких говорилося, що число мутацій, які можуть спровокувати аутистичні розлади, досягає декількох сотень. Гени, в які потрапляють такі мутації, можуть абсолютно різними, і часом серед них є такі, які керують найбільш фундаментальними молекулярно-клітинними процесами.
Дослідники з Вашингтонського університету вирішили з'ясувати детальніше, яку роль у розвитку аутизму відіграють кілька генів, які завідують прибиранням білкового сміття в клітинах. Вони кодують ферменти, які навішують на білкові молекули особливу мітку - поліпептид убіквітин. Якщо в якійсь білковій молекулі відпала потреба, або ж білок просто зіпсувався, він отримує убіквітинову мітку і його утилізують спеціальні сміттєзбиральні машини. Відомо, що у хворих з аутизмом мутації часто опиняються в одному або декількох генах, від яких залежить пришивання такої мітки до білків. Але залишається питання, як ці мутації пов'язані з порушеннями у вищих психічних процесах.
Памела Вальнеґрі (Pamela Valnegri) та її колеги отримували мишей, у яких у нейронах мозочка одного з таких генів просто не було. Хоча ми звикли думати, що мозочок контролює лише координацію рухів, насправді його функції набагато ширші. Наприклад, відомо, що він потрібен для творчості, для розвитку мовних здібностей і для уваги; зміни, що відбуваються в мозку при аутизмі, в чень великою мірою зачіпають і його: один з характерних симптомів при аутистичних розладах - розкоординованість рухів. Виявилося, що нервові клітини, у яких не було одного зі сміттєзбиральних генів, формували на 50% більше міжнейронних сполук - синапсів. Тобто такі нейрони отримували більше сигналів від інших клітин, і сигнали ці, як пишуть автори роботи в Nature Communications, були вдвічі сильнішими, ніж у звичайних клітинах.
Причина, очевидно, була в тому, що в нейронах виявлялося занадто багато білків, що займаються формуванням синапсів. У нормальному мозочку їх число регулювали б убіквітінілюючі ферменти, які відправляли б надлишок таких білків у утиль; але в клітинах мишей-мутантів, як було сказано, система збирання зайвого білка була з дефектами.
Миші з відсутнім геном рухалися нормально, проте ніяк не могли вивчити нові рухи, які потрібно було робити у відповідь на якийсь стимул. Наприклад, тварин вчили закривати очі у відповідь на умовний світловий сигнал - тому що за світловим сигналом слідував не дуже приємний порив повітря, який дратував очі. Звичайні миші добре засвоювали, що вони від них вимагається, і закривали очі більш ніж у 75% випадків, тоді як миші без сміттєзбирального гена робили це тільки в 30% спроб.
Зрозуміло, не можна говорити, що аутизм виникає тільки лише від однієї мутації, що має відношення до убіквітінізації білків - зрештою, на самому початку ми говорили, що аутистичних мутацій може бути досить багато, і вони, швидше за все, якось доповнюють один одного. З іншого боку, хоча ми і бачимо, що миші з мутацією важко освоюють якісь нові завдання, все ж миші - це миші, і потрібно ще з'ясувати, як саме такі мутації позначаються на людині і який внесок вони вносять в загальну клінічну картину.
Однак не можна не відзначити, що отримані результати цілком вкладаються у відому гіпотезу, згідно з якою аутизм розвивається через занадто велику кількість синапсів. Занадто багато нейронних ланцюгів створюють у мозку «інформаційний шум», з яким самі не можуть впоратися - що можна певною мірою порівняти з підвисанням комп'ютера через величезну кількість одночасно виконуваних (і не обов'язково необхідних) процесів.