在大腦中就像在商業中一樣，聯繫就是一切。為了維持細胞間的聯繫，神經元的外表面，即細胞膜，必須表達特定的蛋白質——眾所周知，伸出手去迎接附近的細胞。而且就像可怕的長時間握手一樣，表面分子可能會停留太久而不受歡迎：在細胞膜上停留太久的蛋白質可能會損害細胞間的連接或突觸。在一項新的研究中，洛克菲勒科學家Mary E. Hatten和研究助理Hourinaz Behesti表明蛋白質ASTN2有助於及時將蛋白質從細胞膜上轉移。研究人員還提出了一種機制，通過這種機制，ASTN2缺陷會導致自閉症和智力障礙等神經發育障礙。
需要蛋白質的蛋白質
博科園-科學科普：神經元以化學物質或神經傳遞素的形式互相傳遞信息，神經傳遞素激活鄰近細胞表面的受體蛋白。化學交流具有高度的動態性，這意味著受體也必須是動態性的：它們永遠地在細胞膜上來回旋轉，以確保對傳入信號的快速反應。這一過程需要額外的蛋白質的幫助，這些蛋白質被稱為“人口販子”，推動受體前進。哈登是弗雷德裡克·p·羅斯(Frederick P. Rose)的教授，他已經證明了蛋白質ASTN2在細胞早期發育過程中扮演著販賣細胞的角色。當貝什蒂加入哈頓的實驗室時，她提出這種蛋白質可能也會在以後的生活中發揮作用，這一觀點得到了證實，因為ASTN2已經被證明存在於成年人的大腦中。
ASTN2是由浦肯野細胞在小鼠小腦中自然表達的，如圖所示。為了更好地瞭解蛋白質是如何工作的，研究人員增加了這些細胞中ASTN2(綠色)的含量。圖片：Laboratory of Developmental Neurobiology at The Rockefeller University
具體地說，這種蛋白質似乎在小腦中不成比例地表達。一些研究人員懷疑，小腦除了在調節運動方面更為成熟的作用外，可能還控制著認知的複雜方面。哈頓和貝什蒂想更好地瞭解ASTN2在成人小腦中的功能。約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)的合作者們提供了一個初步線索，他們確定了一個家庭，這個家庭有多個成員患有ASTN2突變和神經發育障礙，包括自閉症和語言遲緩。與此同時，一項針對大量人群的獨立研究表明，ASTN2突變與各種各樣的大腦紊亂有關。因此哈頓和貝什蒂著手研究這種蛋白質的缺陷是如何破壞小腦電路和大腦活動。
從表面上看
研究人員使用一種特殊的顯微鏡技術來確定ASTN2在小鼠小腦中的表達位置。發現它主要出現在負責移動蛋白質的神經元中，還發現了一組附著在ASTN2上的分子。這些“結合夥伴”包括參與突觸形成和蛋白質運輸的蛋白質。當研究人員在小鼠神經元中增加ASTN2的表達時，其結合夥伴的水平降低，這表明ASTN2附著在這些蛋白質上，然後引導它們離開細胞膜在細胞內降解。與杜克大學的研究人員合作，科學家們還觀察到ASTN2升高的細胞形成了更強的突觸，研究人員懷疑ASTN2降低會產生相反的效果。
數據表明，在ASTN2中發生突變的人產生的蛋白質較少，這會導致突觸變慢或變弱。研究人員提出，如果沒有足夠的ASTN2，蛋白質就會聚集在細胞表面，從而阻礙神經元的連接和交流。突觸不是靜態的，需要對動態刺激做出實時反應;其中一種方法就是改變它們的表面蛋白表達。這項研究支持了一種更廣泛的觀點，即表面蛋白質組成的破壞可能是一些神經發育障礙的基礎。它也指出小腦是一個潛在的富有成果的研究課題，以瞭解這些情況。人們剛剛開始意識到小腦不僅僅是用來控制運動和運動學習的，它在認知和語言方面的作用要複雜得多。
博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《美國國家科學院院刊》｜研究/來自：洛克菲勒大學，DOI: 10.1073/pnas.1809382115
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