Мини-экзон B: найден крошечный фрагмент ДНК, управляющий связями в мозге

Фото: Unsplash. Автор: ANIRUDH

Учёные из Института фундаментальной науки (IBS) в Южной Корее сделали важное открытие: они выявили крошечный участок гена, который играет ключевую роль в работе мозга. Мини-экзон B состоит всего из четырёх аминокислот, но, как оказалось, без него мозг не может нормально развиваться и функционировать. Исследование проводилось в Центре изучения синаптических нарушений мозга под руководством профессора Ким Ынджуна из KAIST. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications .

PTPδ — это белок, который помогает нейронам образовывать синапсы, то есть соединения, через которые клетки мозга обмениваются сигналами. Его можно представить как молекулярную «липучку», которая скрепляет нейроны между собой.

Мини-экзон B — это маленький фрагмент гена, который может включаться или выключаться в процессе, называемом альтернативным сплайсингом. Хотя он очень мал, его наличие или отсутствие сильно влияет на то, как работает PTPδ.

Учёные создали генетически модифицированных мышей, у которых мини-экзон B был удалён. Результаты оказались поразительными: более 70% таких мышей погибали вскоре после рождения. Те, кто выживал, демонстрировали тревожное поведение и были менее активны. При изучении их мозга выяснилось, что у них нарушен баланс между возбуждающими и тормозными сигналами. Некоторые нейроны получали слишком слабые сигналы, а другие — слишком сильные. Такой дисбаланс характерен для различных неврологических и психиатрических расстройств.

Оказалось, что PTPδ может взаимодействовать с другим белком, IL1RAP, только если мини-экзон B присутствует. Без него эта связь нарушается, что мешает правильному формированию синапсов. Интересно, что это взаимодействие зависит от типа нейронов, что объясняет, почему удаление мини-экзона B влияет на разные части мозга по-разному. Это исследование впервые показало, насколько важен такой маленький участок гена для нормальной работы мозга. Профессор Ким отметил, что даже крошечные изменения в генах могут привести к серьёзным последствиям для нейронных сетей.

Результаты также помогают понять, как нарушения в процессе альтернативного сплайсинга могут быть связаны с такими расстройствами, как аутизм, СДВГ и обсессивно-компульсивное расстройство. Это открывает новые пути для разработки методов лечения, направленных на восстановление нормального баланса в мозге. Учёные планируют продолжить исследования, чтобы лучше понять, как именно мини-экзон B влияет на различные типы нейронов и как его отсутствие связано с конкретными симптомами у людей. Это может привести к созданию новых подходов в диагностике и терапии неврологических заболеваний.