Lo scarso traffico di proteine potrebbe essere un fattore di autismo?
Una proteina le cui mutazioni si trovano nelle persone con autismo e altre condizioni di sviluppo neurologico aiuta a mantenere le connessioni tra i neuroni nel cervello senza intoppi.
Una ricerca recentemente pubblicata - guidata dalla Rockefeller University di New York City, NY - rivela che la proteina astrotactina 2 (ASTN2) può spostare i recettori lontano dalle superfici dei neuroni e impedire che si accumulino lì.
Le connessioni tra i neuroni sono essenziali per la funzione cerebrale.
Funzionano perché i recettori, che si trovano sulla superficie delle cellule, sono sempre pronti a collaborare con i neurotrasmettitori in arrivo da altre cellule.
Il processo è dinamico e necessita di un ciclo continuo di recettori “on e off” sulla membrana cellulare per garantire una risposta rapida ai segnali. Il traffico di proteine aiuta a mantenere in movimento i recettori.
Il recente studio, che ora compare nel Atti della National Academy of Sciences, ha anche suggerito un meccanismo attraverso il quale i disturbi dello spettro autistico (ASD), come l'autismo, condizione di neurosviluppo, potrebbero derivare da difetti nell'ASTN2.
Le cause esatte delle condizioni di sviluppo neurologico sono in gran parte sconosciute, sebbene molti segni possano essere ricondotti allo sviluppo precoce del cervello. Gli scienziati ritengono che le origini siano complesse e coinvolgano fattori genetici, biologici e ambientali.
Secondo i Centers for Disease Control and Prevention (CDC), circa 1 bambino su 68 negli Stati Uniti è stato "identificato con ASD", con i ragazzi oltre quattro volte più probabilità di essere identificati con esso rispetto alle ragazze.
Traffico di proteine
In un lavoro precedente, l'autore senior dello studio Mary E. Hatten, professore di neuroscienze e comportamento alla Rockefeller University, aveva già scoperto che ASTN2 ha un ruolo di traffico durante lo sviluppo iniziale quando le cellule migrano.
La presenza di questa proteina nel cervello adulto, tuttavia, ha portato l'autore principale dello studio Hourinaz Behesti, quando è entrata a far parte del laboratorio del Prof. Hatten, a supporre che ASTN2 possa avere anche un altro ruolo.
I livelli di ASTN2 sembrano essere particolarmente alti in una regione del cervello chiamata cervelletto. Tradizionalmente, si pensava che questa regione del cervello riguardasse il controllo del movimento, ma, riferiscono gli autori, "recenti prove hanno suggerito" che potrebbe anche essere coinvolta con "funzioni non motorie, inclusi linguaggio, memoria visuospaziale, attenzione ed emozione".
Utilizzando un microscopio elettronico, i ricercatori hanno quindi identificato i siti di espressione di ASTN2 nel cervelletto dei topi.
Hanno scoperto che la proteina si trovava principalmente in strutture chiamate "vescicole endocitiche e autofagocitiche", che trasportano le proteine all'interno dei neuroni.
Sinapsi più deboli
Gli scienziati hanno anche identificato alcune molecole che si legano ad ASTN2. Questi "partner di legame" includono proteine note per essere trafficate all'interno dei neuroni e altre proteine che aiutano a costruire sinapsi.
Le sinapsi sono le strutture cellulari che consentono ai neuroni di passare reciprocamente segnali elettrici e chimici. In precedenza, il team aveva anche trovato ASTN2 espresso all'interno di "spine dendritiche" nelle sinapsi.
L'aumento di ASTN2 nei neuroni del topo ha causato una riduzione delle molecole che si legano ad ASTN2. Ciò è coerente con l'idea che ASTN2 stesse facendo il suo lavoro, spostandoli dalla superficie cellulare per essere scomposti e riciclati.
Ulteriori test hanno rivelato che le cellule con livelli più elevati di ASTN2 hanno prodotto sinapsi più robuste. Ciò suggerisce che un ASTN2 insufficiente, come potrebbe accadere se il gene che lo codifica fosse mutato, porterebbe a sinapsi più deboli.
Necessità di comprendere meglio il ruolo del cervelletto
Lo studio cita il lavoro svolto presso la Johns Hopkins University, in cui diversi membri di una famiglia con ASD, ritardo del linguaggio e altre condizioni di sviluppo neurologico portavano una serie di mutazioni ASTN2.
I ricercatori menzionano anche un ampio studio di popolazione separato che ha trovato collegamenti tra mutazioni ASTN2 e diversi tipi di condizioni cerebrali.
Concludono che le loro scoperte supportano l'idea che l'interruzione del processo che garantisce il mix appropriato e il turnover delle proteine di superficie nelle cellule cerebrali potrebbe essere un fattore in diverse condizioni di sviluppo neurologico.
Dicono anche che è necessario comprendere meglio il ruolo del cervelletto in queste condizioni.
"Le persone stanno appena iniziando a rendersi conto che il cervelletto non è lì solo per controllare il movimento e l'apprendimento motorio. Ha ruoli molto più complessi nella cognizione e nel linguaggio ".
Prof. Mary E. Hatten
