Исследователи Джона Хопкинса сообщают об открытии молекулярного переключателя, который регулирует поведение белка, который, как уже известно, при изменении повышает восприимчивость человека к шизофрении и расстройствам настроения.
Результаты, опубликованные в журнале Nature, расширяют возможности создания биомаркеров, которые могут лучше диагностировать людей с психическими заболеваниями и отслеживать их лечение.
Основываясь на предыдущих исследованиях, проведенных в Хопкинсе, новое исследование дополнительно предлагает ключи к разгадке того, почему ген Disrupted In Schizophrenia (DISC1) и его белковый продукт играют так много различных ролей в развитии и функционировании мозга.
Научную группу возглавил Акира Сава, М.D., Ph.D., профессор психиатрии и поведенческих наук Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. Они обнаружили одну специфическую модификацию белка, которая управляет двумя наиболее важными функциями DISC1: регулирование производства новых нейронов в коре головного мозга или мыслящей части мозга и запрограммированную миграцию этих нейронов, необходимую для формирования архитектуры мозга. Если переключатель неисправен ?? если это позволяет, например, слишком много новых нейронов или миграции недостаточно ?? мозг может не развиваться должным образом, в результате чего может развиться психическое заболевание.
Сава говорит, что переключатель, по-видимому, изменяет функцию DISC1 с его роли в создании новых нейронов на его роль в миграции нейронов. По его словам, это изменение происходит, когда белок модифицируется в результате биохимического процесса, называемого фосфорилированием, или присоединением фосфата к белку.
"Кажется, что только одна конкретная модификация белка является ключевой детерминантой, которая объясняет две наиболее важные функции этой молекулы," Сава говорит.
Открытие важно, потому что, по словам Савы, наличие средств идентификации и отслеживания этого молекулярного переключателя может усилить диагностические усилия, которые в настоящее время в основном зависят от поведения пациента.
Чтобы найти переключатель, команда Саввы использовала масс-спектрометрию для изучения образцов тканей. Используя созданное ими антитело, команда Саввы поняла, что часть белка была модифицирована, а часть – нет. Затем они определили, что для регулирования новых нейронов нужен немодифицированный DISC1, а не модифицированная версия. Обратное было верно для миграции нервных клеток: модифицированная версия DISC1 связывалась с другими белками, участвующими в облегчении движения клеток, но не с немодифицированным.
Исследователи подтвердили свои выводы, используя свое антитело, которое может специфически обнаруживать эту модификацию белка на моделях мышей. Они использовали антитело для исследования мозга эмбриональных мышей на 14-й день эмбриона, когда генерируются нейроны. Результаты показали, что немодифицированный DISC1 был преобладающей формой белка. На 18-й день, когда нейроны головного мозга мыши обычно мигрируют, команда обнаружила в основном модифицированный DISC1. Это привело исследователей к выводу, что модификация действует как переключатель, чтобы определить, участвует ли DISC1 в нейрогенезе или миграции клеток.
Сава говорит, что эти результаты, вероятно, будут аналогичными у людей, потому что мышиные модели шизофрении близко имитируют некоторые ключевые биологические процессы шизофрении человека.
Команда Саввы уже разработала версию антитела, которое можно использовать для изучения ткани мозга человека, чтобы проверить наличие там белка.