Istraživači Northvestern Medicine razvili su metod za merenje ekspresije proteina u pojedinačnom neuronu, otkriće koje će omogućiti naučnicima da prouče kako ovaj proces ide naopako u bolesti, prema studiji objavljenoj u časopisu Molekularna psihijatrija.
Neuroni u mozgu komuniciraju prvenstveno putem hemijskih signala i poremećaji u neuronskoj komunikaciji mogu dovesti do poremećaja kao što su autizam, Parkinsonova i Alchajmerova bolest. Ranije, naučnici nisu imali način da izmere ekspresiju proteina unutar jednog tipa neurona, što je ograničavalo koliko pažljivo mogu da proučavaju disfunkcionalne neurone.
„Bili smo motivisani da napravimo ove nove alate kako bismo zapravo proučavali kako se sinaptički proteini menjaju i kako ovi procesi mogu doprineti funkcionalnim deficitima koji se vide kod specifičnih neuroloških poremećaja“, rekao je dr Džefri Savas, docent na Ken i Rut. Davee Department of Neurologi Odeljenje za bihevioralnu neurologiju i viši autor studije.
U studiji, Savas i njegovi saradnici razvili su sinaptičke sonde, koje su se sastojale od virusa aktiviranog proteinom prisutnim u specifičnom tipu neurona. Jednom u mišu i aktiviran, virus bi oslobodio protein sposoban da „označi“ druge proteine eksprimirane od strane neurona, omogućavajući istražiteljima da odrede, prate i kvantifikuju proteine eksprimirane u određenom tipu neurona.
Prvo, istraživači su proučavali dve vrste neurona u strijatumu, delu mozga uključenom u funkcije donošenja odluka, kao što su kontrola motora, emocija i formiranje navika. Prema studiji, otkrili su da je ekspresija proteina slična iu direktnom i u indirektnom putu bodljikave projekcije neurona (dSPNs i iSPNs), dva glavna tipa neurona u striatumu.
„Iznenađenje je bilo da iako identiteti proteina nisu bili različiti, ekspresija izoformi je bila“, rekao je Savas. „Izoforme su poput rođaka proteina koji su povezani, ali mogu biti kraći ili duži, ali su i dalje kodirani iz istog gena.
Konkretno, izoforme koje proizvodi gen SHANK3 u neuronima bile su potpuno različite, rekao je Savas. Dugo se smatralo da SHANK3 igra ključnu ulogu u poremećajima iz autističnog spektra, ali je zbunilo naučnike koji su ga proučavali jer su mutacije u genu dovele do značajno različitih simptoma kod pojedinaca.
Praćenjem ekspresije neuronskih proteina sa njihovim novim sondama kod Shank3b nokaut miševa, istraživači su otkrili da je nekoliko SHANK3 izoforma eksprimirano od strane dSPN-a, ali da ih nije bilo moguće otkriti u iSPN-ima, što je rezultiralo otežanom neuronskom komunikacijom kod miševa.
Primetno je da su ovi dSPN-ovi izgledali zdraviji od iSPN-a, što je razlika koja je doprinela neravnoteži u sinaptičkom prenosu unutar bazalnih ganglija. Zanimljivo je da su ponovnim uvođenjem Shank3b izoforma u nokaut miševe, istraživači su uspeli da spasu mnoge sinaptičke deficite, prema studiji.
Nalazi mogu takođe da objasne zašto ljudi sa autizmom izazvanim mutacijama SHANK3 mogu imati širok spektar simptoma, rekao je Savas.
„Ovo naglašava novi aspekt molekularne specifičnosti u mozgu sisara“, rekao je Savas. „Ljudski pacijenti koji imaju mutacije u genu SHANK3 fenotipski izgledaju veoma različito, ali mutacije su u istom genu.
„Najubedljivija mogućnost da se to desi je da te različite mutacije utiču na ekspresiju izoforma proteina SHANK3 specifičnu za izoformu na način specifičan za ćelijski tip. Manifestacija te mutacije utiče na različite delove mozga, a zatim i na te različite delove mozga. mozak je odgovoran za različite fenotipove povezane sa autizmom.“
„Trenutno primenjujemo ove sonde, na dodatne sinapse, tipove ćelija i različite modele miša da vidimo da li možemo da razjasnimo slične mehanizme u kontekstu drugih neuroloških poremećaja“, rekao je Savas.
