APC-Protein im Zusammenhang mit Autismus und geistiger Behinderung
Eine Studie, die von Neurowissenschaftlern an der Tufts University School of Medicine (TUSM) und der Sackler School of Graduate Biomedical Sciences in Tufts durchgeführt wurde, legt nahe, dass die Ursachen für diese Störungen in der Funktionsstörung eines Proteins namens adenomatöse Polyposis coli (APC) liegen können, ein wichtiges Element, das Beeinflusst die Reifungsfähigkeit der Synapse. Die Synapse ist ein wichtiger Akteur im Nervensystem des Körpers und bietet Neuronen ein Tor, um wichtige Signale schnell an andere Zellen weiterzuleiten. Sie ist für die ordnungsgemäße Funktion von Neuronen unerlässlich.
Laut dem leitenden Autor Michele H. Jacob, PhD, Professor in der Abteilung für Neurowissenschaften am TUSM und Fakultätsmitglied an der Sackler School of Graduate Biomedical Sciences in Tufts, ist die Studie die erste, die zeigt, dass APC erforderlich ist, um die Produktion von Neuroligin zu fördern und Neurexin in der Synapse.
Neuroligin und Neurexin sind Zelladhäsionsmoleküle, die erforderlich sind, um das Wachstum und die Funktionalität des Synapsen-Gateways richtig zu reifen. Sie unterstützen insbesondere die Übertragung von Signalen über die Synapse und bestimmen die synaptischen Funktionen.
„Beide Seiten der Synapse sind für eine effiziente Übertragung fein abgestimmt. Ein Ungleichgewicht auf beiden Seiten kann sich negativ auf die Funktion auswirken und zu kognitiven Defiziten führen. Unsere Studie zeigt, dass APC einen Schlüsselproteinkomplex im postsynaptischen Neuron bildet, der auch Signale für die direkte Synapsenreifung im präsynaptischen Neuron liefert, wodurch sichergestellt wird, dass die beiden Seiten der Synapse zusammen reifen, um eine optimale Funktion bereitzustellen “, sagte Jacob.
Autismus ist eine neurologische Entwicklungsstörung mit einem breiten Spektrum an Symptomen und Schweregraden. Derzeit sind etwa ein bis zwei Personen pro 1.000 Menschen betroffen. Verwandte Störungen im Autismus-Spektrum - Asperger-Störung und Pervasive Development Disorder (PPD) - betreffen schätzungsweise sechs von 1.000.
Autismus und einige Formen der geistigen Behinderung sind eng mit der Genetik verbunden, und insbesondere der Mangel an APC-Protein beeinträchtigt laut Branchenforschung Funktionen, die die Lernfähigkeit und das Gedächtnis unterstützen. Durch die Blockierung der APC-Funktion konnte das Forscherteam den Abfall der Neuroligin- und Neurexin-Proteine identifizieren und letztendlich die Verbindung zwischen den beiden Bereichen aufdecken.
Jacobs fügte hinzu, dass "dieser Befund neue Einblicke in die Mechanismen liefert, die für eine ordnungsgemäße Synapsenfunktion erforderlich sind, sowie in molekulare Veränderungen an der Synapse, die wahrscheinlich zu autistischem Verhalten und Lerndefiziten bei Menschen mit APC-Funktionsverlust-Genmutationen beitragen."
Mutationen der in Neuroligin- und Neurexin-Proteinen gefundenen Gene wurden ebenfalls mit Autismus in Verbindung gebracht, aber frühere Forschungen haben die Bedeutung von APC für die Clusterbildung dieser Moleküle in der Synapse nicht identifiziert.
Madelaine Rosenberg, PhD, eine Tochtergesellschaft der Abteilung für Neurowissenschaften am TUSM und Erstautorin der Studie, stellte fest, dass die Studie auch ein besseres Verständnis der Art und Weise liefert, wie präsynaptische und postsynaptische Neuronen kommunizieren. "Als wir die APC-Funktion auf der postsynaptischen Seite störten, sahen wir Veränderungen auf beiden Seiten der Synapse, was darauf hinweist, dass APC einen Proteinkomplex organisiert, der gegen den normalen Verkehrsfluss kommuniziert", sagte sie.
Um die Bemühungen um ein besseres Verständnis der Ursachen von Autismus und geistiger Behinderung voranzutreiben, plant das Forscherteam, die Auswirkungen der Eliminierung von APC aus dem Gehirn eines Säugetiers zu untersuchen.
Unterstützer der Studie sind das National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), Teil der National Institutes of Health, und das Tufts Center for Neuroscience Research.
Die Ergebnisse der Studie werden in der Ausgabe vom 18. August von veröffentlicht Das Journal of Neuroscience.
Quelle: Tufts University
