Исследователи из CHU Sainte-Justine и Université de Montréal обнаружили новый механизм, участвующий в проявлении синдрома Дауна, одной из основных причин умственной отсталости и врожденных пороков сердца у детей. Результаты исследования были опубликованы сегодня в Current Biology.
Синдром Дауна (СД), также называемый синдромом трисомии 21, является генетическим заболеванием, которым страдает примерно один из каждых 800 детей, рожденных в Канаде. У этих людей одновременно аномально экспрессируются многие гены, что затрудняет определение того, какие гены вносят вклад в какие различия.
Исследовательская группа профессора Янника Бема сосредоточилась на RCAN1, гене, который сверхэкспрессируется в мозге плодов с синдромом Дауна. Работа команды позволяет понять, как ген влияет на то, как проявляется заболевание.
Синаптическая пластичность, память и обучение
Человеческий мозг состоит из сотен миллиардов клеток, известных как нейроны. Они общаются друг с другом через синапсы, которые представляют собой небольшие промежутки между нейронами. Способность синапсов со временем усиливаться или ослабевать известна как "синаптическая пластичность." Это важный биологический феномен, поскольку он важен для памяти и обучения.
"Существует два типа синаптической пластичности: долговременная потенциация, которая укрепляет синапсы и улучшает взаимодействие между нейронами, и долговременная депрессия, которая ослабляет синапсы," сказал Бём, профессор Университета Монреаля и исследователь CHU Sainte-Justine.
"Мы уже знали, что на синаптическую пластичность влияют определенные белки," добавил Энтони Дудилот, один из первых авторов исследования. "Например, кальциневрин ингибируется, когда индуцируется долговременная потенциация, но активируется, когда начинается долговременная депрессия. Но молекулярный механизм, лежащий в основе регуляции кальциневрина, менее ясен."
Исследовательская группа обнаружила, что различные сигнальные пути, запускающие синаптическую потенциацию или депрессию, сходятся на RCAN1. Они также определили, что ген регулирует активность кальциневрина, подавляя или облегчая ее.
Учитывая его двойную роль в качестве ингибитора / фасилитатора, исследователи пришли к выводу, что RCAN1 работает как "выключатель" который регулирует синаптическую пластичность, тем самым влияя на обучение и память.
Лучшее будущее для всех пациентов
"Это первый раз, когда был определен молекулярный механизм регуляции кальциневрина в двунаправленной синаптической пластичности," сказал Бем. "Этот прорыв объясняет, как сверхэкспрессия гена RCAN1 может вызвать умственную отсталость у людей с синдромом Дауна. Это также открывает возможность разработки инновационных методов лечения больных."
"RCAN1 регулирует двунаправленную синаптическую пластичность" был опубликован в Current Biology в феврале 2020 г.