Мутации в гене TBR1 влияют на расположение белка TBR1 в клетках человека. В нормальных клетках белок TBR1, показанный красным, находится рядом с ДНК, показанной синим. Напротив, мутантный белок TBR1 обнаруживается по всей клетке.
Спонтанные мутации в гене головного мозга TBR1 нарушают функцию кодируемого белка у детей с тяжелым аутизмом. Кроме того, существует прямая связь между TBR1 и FOXP2, хорошо известным языковым белком. Таковы основные выводы Пелагии Деризиотис и ее коллег из Института психолингвистики им. Макса Планка в Неймегене в статье, опубликованной 18 сентября в Nature Communications.
Аутизм – это нарушение развития мозга, которое приводит к трудностям в социальном взаимодействии и общении. Такие расстройства, как аутизм, часто вызваны генетическими мутациями, которые могут изменять форму белковых молекул и мешать им работать должным образом во время развития мозга. У некоторых людей с аутизмом наследственные генетические варианты подвергают их риску. Но исследования последних лет показали, что тяжелые случаи аутизма могут быть результатом новых мутаций, происходящих в сперме или яйцеклетке – эти генетические варианты обнаруживаются у ребенка, но не у его или ее родителей, и известны как мутации de novo. Ученые секвенировали ДНК-код тысяч неродственных детей с тяжелым аутизмом и обнаружили, что несколько генов поражены независимыми мутациями de novo у более чем одного ребенка. Один из самых интересных из этих генов – TBR1, ключевой ген в развитии мозга.
Сильное влияние на функцию белка
В своем исследовании Пелагия Деризиотис и ее коллеги из факультета языка и генетики MPI и Вашингтонского университета изучали влияние мутаций риска аутизма на функцию белка TBR1. Они использовали несколько передовых методов, чтобы изучить, как эти мутации влияют на работу белка TBR1, с использованием человеческих клеток, выращенных в лаборатории. «Мы напрямую сравнили de novo и унаследованные мутации и обнаружили, что мутации de novo оказали гораздо более сильное влияние на функцию белка TBR1», – говорит д-р. Деризиотис: «Это действительно поразительное подтверждение того сильного влияния, которое мутации de novo могут оказать на раннее развитие мозга».
Социальная сеть для белков
Поскольку человеческий мозг зависит от множества различных генов и белков, работающих вместе, исследователей интересовала идентификация белков, которые взаимодействуют с TBR1. Они обнаружили, что TBR1 напрямую взаимодействует с FOXP2, важным белком при речевых и языковых расстройствах, и что патогенные мутации, влияющие на любой из этих белков, отменяют взаимное взаимодействие. «Думайте об этом как о социальной сети для белков», – говорит д-р. Деризиотис: «Первоначальные признаки того, что TBR1 может быть "друзья" с FOXP2. Это было интригующим, потому что FOXP2 – один из немногих белков, которые явно участвуют в речевых и языковых расстройствах. Обнаруженный нами общий молекулярный путь очень интересен.’
По словам старшего автора Саймона Фишера, профессора языка и генетики в Университете Радбауд и директора MPI: «Очень интересно раскрыть эти увлекательные молекулярные связи между различными расстройствами, влияющими на язык. Объединив данные скрининга генома с функциональным анализом в лаборатории, мы начинаем создавать картину нейрогенетических путей, которые вносят вклад в фундаментальные человеческие черты.’