Мутации, связанные с аутизмом, заставляют нейроны принимать слишком много сигналов от соседей.

С аутизмом связаны множество генетических дефектов; так, несколько лет назад в журнале Neuron вышло сразу несколько статьей, в которых говорилось, что число мутаций, которые могут спровоцировать аутистические расстройства, достигает нескольких сотен. Гены, в которые попадают такие мутации, могут абсолютно разными, и подчас среди них есть такие, которые управляют самыми фундаментальными молекулярно-клеточными процессами.

Дендритные шипики (красные точки) на нейронных отростках указывают места, где нервная клетка может сформировать синапс с другой нервной клеткой. (Фото The Journal of Cell Biology / Flickr.com.)

Исследователи из Вашингтонского университета решили выяснить поподробнее, какую роль в развитии аутизма играют несколько генов, заведующие уборкой белкового мусора в клетках. Они кодируют ферменты, которые навешивают на белковые молекулы особую метку – полипептид убиквитин. Если в какой-то белковой молекуле отпала нужда, или же белок попросту испортился, он получает убиквитиновую метку и его утилизируют специальные мусороуборочные машины. Известно, что у больных с аутизмом мутации часто оказываются в одном или нескольких генах, от которых зависит пришивание такой метки к белкам. Но остается вопрос, как эти мутации связаны с нарушениями в высших психических процессах.

Памела Вальнегри (Pamela Valnegri) и ее коллеги получали мышей, у которых в нейронах мозжечка одного из таких генов просто не было. Хотя мы привыкли думать, что мозжечок контролирует только лишь координацию движений, на самом деле его функции гораздо шире. Например, известно, что он нужен для творчества, для развития языковых способностей и для внимания; изменения, происходящие в мозге при аутизме, в чень большой степени затрагивают и его: один из характерных симптомов при аутистических расстройствах – раскоординированность движений. Оказалось, что нервные клетки, у которых не было одного из мусороуборочных генов, формировали на 50% больше межнейронных соединений – синапсов. То есть такие нейроны получали больше сигналов от других клеток, и сигналы эти, как пишут авторы работы в Nature Communications, были вдвое сильнее, чем в обычных клетках.

Причина, очевидно, была в том, что в нейронах оказывалось слишком много белков, занимающихся формированием синапсов. В нормальном мозжечке их число регулировали бы убиквитинилирующие ферменты, которые отправляли бы избыток таких белков в утиль; но в клетках мышей-мутантов, как было сказано, система уборки лишнего белка была с дефектами.

Мыши с отсутствующим геном двигались нормально, однако никак не могли выучить новые движения, которые нужно было делать в ответ на некий стимул. Например, животных учили закрывать глаза в ответ на условный световой сигнал – потому что за световым сигналом следовал не очень приятный порыв воздуха, который раздражал глаза. Обычные мыши хорошо усваивали, что они от них требуется, и закрывали глаза более чем в 75% случаев, тогда как мыши без мусороуборочного гена делали это только в 30% попыток.

Разумеется, нельзя говорить, что аутизм возникает только лишь от одной мутации, имеющей отношение к убиквитинилированию белков – в конце концов, в самом начале мы говорили, что аутистических мутаций может быть довольно много, и они, скорее всего, как-то дополняют друг друга. С другой стороны, хотя мы и видим, что мыши с мутацией трудно осваивают какие-то новые задания, все же мыши – это мыши, и нужно еще выяснить, как именно такие мутации сказываются на человеке и какой вклад они вносят в общую клиническую картину.

Однако нельзя не отметить, что полученные результаты вполне укладываются в известную гипотезу, согласно которой аутизм развивается из-за слишком большого количества синапсов. Слишком много нейронных цепей создают в мозге «информационный шум», с которым сами не могут справиться – что можно в какой-то степени сравнить с подвисанием компьютера из-за огромного количества одновременно выполняемых (и не обязательно необходимых) процессов.