Исследователи обнаружили взаимодействие между двумя белками мозга, MAP6 и Kv3.1, которые влияют на движение, тревогу и память у мышей.
Связь между этими белками имеет решающее значение для поддержания этих функций. Когда эта связь нарушается, это может привести к гиперактивности, снижению избегания риска и проблемам с памятью — симптомы, которые также наблюдаются при шизофрении.
Исследователи полагают, что понимание этого взаимодействия может открыть новые возможности для лечения шизофрении.
По мнению ученых, открытие физического взаимодействия между двумя белками в клетках головного мозга, которое можно проследить у мышей для контроля движения, тревоги и памяти, однажды может открыть дверь для разработки новых методов лечения шизофрении.
Исследовательская группа первой установила, что эти два белка, оба среди десятков белков, связанных с риском развития шизофрении, связываются друг с другом в нормальных условиях во многих областях мозга, и что их связь была обнаружена у мышей, может быть ключом к поддержанию нормального движения, функции памяти и регуляции тревоги.
Ученые обнаружили, что когда эта связь не происходит так, как должна, это может отрицательно повлиять на поведение: у мышей нарушение способности белков взаимодействовать приводит к повышенной гиперактивности, снижению избегания риска и ухудшению памяти. Хотя бред и галлюцинации являются отличительными симптомами шизофрении, это состояние также включает в себя дополнительные симптомы, включая проблемы с движением и памятью.
«Эти два белка, по-видимому, не связаны друг с другом, и наше исследование выявило связь между ними, которая ранее не признавалась», — комментирует автор исследования Чэнь Гу (Chen Gu), сотрудник кафедры биологической химии и фармакологии Медицинского колледжа Университета штата Огайо (The Ohio State University College of Medicine).
«Существует более 100 генов, которые были идентифицированы как гены риска шизофрении, но мы до сих пор не знаем реальных механизмов, лежащих в основе этих рисков», — добавил Гу. «Мы надеемся, что лучшее понимание этого механизма может помочь в долгосрочной перспективе найти новое лечение, которое могло бы принести пользу пациентам с шизофренией».
Исследование было опубликовано в научном журнале Molecular Psychiatry.
Предыдущие посмертные исследования выявили гены риска шизофрении на основе признаков дисфункции белков, обнаруженных в тканях головного мозга. Среди них белки, участвующие в этом исследовании: MAP6, который играет роль в поддержке цитоскелета нейрона или, точнее, микротрубочек, и Kv3.1, который помогает контролировать максимальную частоту передачи электрических сигналов нейронами.
Авторы данного исследования изучали Kv3.1 в течение многих лет, часто работая с генетически измененными мышами, у которых отсутствует этот ген. Когда команда начала изучать связь между Kv3.1 и MAP6, автор исследования Ди Ма (Di Ma), обнаружил, что у мышей, у которых отсутствуют гены для обоих белков, наблюдались схожие изменения в поведении.
«Именно так мы начали более подробно рассматривать их отношения», — объясняет Гу.
В этом исследовании Ма с соавторами более детально изучили, как взаимодействие белков связана с поведением, нарушая их способность объединятся друг с другом в определенных областях мозга мышей: гиппокампе, который управляет обучением и памятью, и рядом миндалевидное тело, где обрабатываются эмоции.
Исследователи обнаружили, что нарушение связи белков в миндалевидном теле приводит к снижению способности избегать риска, что проявляется у мышей в виде отсутствия страха высоты. Блокирование прикрепления белков в гиппокампе приводило к гиперактивности и снижению распознавания знакомого объекта.
Хотя некоторые изменения в поведении в этих экспериментах отличались от более длинного списка изменений, наблюдаемых у мышей, у которых полностью отсутствовал один или оба гена, это открытие дало важную информацию о том, где взаимодействия белков или их отсутствие оказывают наиболее сильное влияние на поведение.
Следующим шагом в лаборатории Гу станет изучение любых связей между социальным поведением мышей и функциями этих белков в префронтальной коре — области мозга, важной для принятия решений и планирования.
В серии экспериментов по биохимии и клеточной биологии исследователи также определили, как белки связываются и как эта связь влияет на их расположение внутри нейронов. Результаты показали, что MAP6 стабилизирует канал Kv3.1 в определенном типе интернейронов, помогая этим клеткам поддерживать сигналы мозга на равном уровне. С другой стороны, снижение экспрессии MAP6 резко снижало уровень Kv3.1 в этих интернейронах.
Совокупные результаты показывают, что, когда белки не связываются должным образом, Kv3.1 не хватает для поддержания функции контроля сигналов интернейронов, что приводит к дисбалансу нейронного торможения и возбуждения в пораженных областях мозга – и связанному с этим негативному поведенческому поведению. симптомы. Этот тип интернейронов, способных генерировать нервные импульсы высокой частоты, представляет собой ключевую терапевтическую мишень при шизофрении.
«Наше исследование также обеспечивает связь между дисфункцией MAP6 и дисфункцией сигналов межнейронов, и теперь мы знаем, что существуют два белка, которые взаимодействуют, и что один может изменять другой», — заключил Гу. «Это открывает потенциальные новые направления для стратегий лечения».
