研究人員發現對蛋白質的研究提供了對自閉症和其他腦部疾病的方法

ASTN2由小鼠小腦中的purkinje細胞天然表達，如圖所示。為了更好地了解蛋白質是如何起作用的，研究人員增加了這些細胞中ASTN2（綠色）的水準。

在大腦中，就像在商業中一樣，聯繫就是一切。為了保持細胞的關聯，神經元的外表面，它的膜，必須表達特定的蛋白質 - 諺語的手伸出並迎接附近的細胞。並且，就像一次長時間的握手一樣，表面分子可能會超過他們的歡迎：一種在膜上長時間徘徊的蛋白質可能會損害細胞之間的連接或突觸。

在一項新的研究中，洛克菲勒科學家Mary E. Hatten和研究助理Hourinaz Behesti證明蛋白質ASTN2有助於及時將蛋白質從膜上移開。研究人員還提出了一種機制，通過這種機制，ASTN2缺陷會導致自閉症和智力殘疾等神經發育障礙。

需要蛋白質的蛋白質

神經元以化學物質或神經遞質的形式向彼此發送資訊，其激活鄰近細胞表面上的受體蛋白質。化學通訊是高度動態的，這意味著受體也必須是動態的：它們不斷地在膜上和膜外旋轉，確保對輸入信號的快速響應。這個過程需要額外的蛋白質的幫助，所謂的販運者推動受體移動。

Frederick P. Rose教授Hatten已經證明，蛋白質ASTN2在早期發育過程中作為細胞遷移過程中的這種販運者。當Behesti加入Hatten的實驗室時，她提出蛋白質也可能在以後的生活中發揮作用，這一觀點得到了ASTN2在成人大腦中的存在這一事實的支持。具體而言，這種蛋白質似乎在小腦中不成比例地表達 - 一些研究人員懷疑可能控制認知複雜方面的大腦區域，以及它在調節運動中更為確定的作用。

Hatten和Behesti希望更好地了解ASTN2在成人小腦中的功能。最初的線索來自約翰斯·霍普金斯大學的合作者，他們確定了一個家庭，其中有多名成員患有ASTN2突變和神經發育障礙，包括自閉症和語言延遲。

同時，對大量人群的獨立研究表明，ASTN2突變與多種腦疾病有關。因此，Hatten和Behesti著手確定這種蛋白質中的缺陷如何破壞小腦迴路和大腦活動。

在表面上

研究人員使用特殊的顯微鏡技術來確定ASTN2在小鼠小腦中的表達位置。他們發現它主要出現在負責移動蛋白質的神經元成分中，並且他們發現了一系列附著在ASTN2上的分子。這些「結合配偶體」包括參與突觸形成和蛋白質運輸的蛋白質。

當研究人員增加ASTN2在小鼠神經元中的表達時，其結合配偶體的水準降低，表明ASTN2附著於這些蛋白質，然後將它們從膜上帶走以在細胞內降解。科學家們與杜克大學的研究人員合作，觀察到ASTN2升高的細胞形成了更強的突觸; 並且他們懷疑ASTN2減少會產生相反的效果。

「我們的數據表明，ASTN2突變的人產生的蛋白質較少，導致突觸減慢或較弱，」Behesti說。

研究人員提出，如果沒有足夠的ASTN2，蛋白質會在細胞表面積聚，從而阻礙神經元的連接和通訊。

「突觸不是靜止的。它們需要實時響應動態刺激;他們這樣做的方法之一就是改變它們的表面蛋白質表達，」Behesti說。

該研究支持更廣泛的觀點，即表面蛋白質組成的破壞可能是許多神經發育障礙的基礎。它還指出小腦是理解這些病症的潛在富有成效的研究課題。

「人們剛剛開始意識到小腦不僅僅是控制運動和運動學習，」Hatten說。「它在認知和語言方面的作用要複雜得多。」