Gelişim Sırasındaki Sinaptik Protein Değişimi Evrim ve Hastalık Hakkında İpuçları Sunuyor

Sinaptik proteinlerin erken gelişim sırasında nasıl değiştiğine ilişkin ilk analiz, fareler ve marmosetler arasındaki farklılıkların yanı sıra otizm spektrum bozukluğu olan bireylerde nelerin farklı olduğunu da ortaya koyuyor. Kobe Üniversitesi'nin bulguları, sinaptik gelişimin ardındaki mekanizmaya dair ilk bilgileri sunuyor ve olası tedavilere yönelik araştırmaların önünü açıyor.
Sinapsların beyin hücrelerimiz arasındaki bağlantılar olduğu göz önüne alındığında, bunlardan mümkün olduğunca fazlasına sahip olmanın iyi bir şey olduğu düşünülebilir. Ancak primatların beyinleri beklenmedik bir şey yapar: Erken çocukluktan sonra, beyin hücreleri arasındaki bağlantılar "sinaptik budama" adı verilen bir süreçle azalmaya başlar. Şaşırtıcı bir şekilde, beyin olgunlaştıkça sinapsların nasıl değiştiğinin ardındaki moleküler mekanizma hakkında çok az şey biliyoruz ve bu aynı zamanda otizm spektrum bozukluğu gibi nöropsikolojik bozukluklara yönelik tedavilerin geliştirilmesinde de bir engel oluşturuyor.
Kobe Üniversitesi sinir bilimci Takumi Toru şöyle açıklıyor: “Proteomik ve insan dışı primat beyni uzmanlarıyla yapılan işbirliği, bu çalışmanın mümkün kılınmasında kritik bir faktör olmuştur. Ayrıca, en yeni istatistiksel ve biyoinformatik araçları kullanarak birden fazla biyolojik veri setini karşılaştırmak için analitik bir hat oluşturduk.” Ekip ayrıca çalışmasını sinapsların sinyal alıcı tarafında bulunan ve "postsinaptik yoğunluk" olarak adlandırılan protein topaklaşmasının analizi üzerine yoğunlaştırdı; daha önceki çalışmalarda bileşenlerinin beyin gelişiminin anahtarı olduğu açıkça ortaya çıkmıştı.
Nature Communications dergisinde yayınlanan sonuçlar, doğumdan sonraki ilk haftalarda, aylarda ve yıllarda beyin gelişimi sırasında sinapslardaki protein düzeyinde neler olduğuna dair bilimin ilk bakışını oluşturuyor. Kobe Üniversitesi liderliğindeki araştırma ekibi, zaman geçtikçe daha fazla üretilen ve diğerlerinden daha az üretilen bir grup protein belirledi ve bunun gen düzenlemesindeki değişikliklerden kaynaklandığını doğruladı. Ayrıca bu düzenlemenin zamanlamasının farelerde ve marmosetlerde farklı olduğunu da buldular: Farelerde doğumdan iki hafta sonra olan şey, marmosetlerde doğumdan önce veya doğuma yakın bir zamanda oluyor. Ek olarak, marmosetlerde farelerde olmayan ikinci bir protein değişikliği aşaması mevcut. Makalenin ilk yazarı KAIZUKA Takeshi, sinaptik budama süreciyle ilgili olarak “Bu, kemirgen ve primat beyinleri arasındaki evrimsel farklılıklarla ilgili olabilir.” yorumunu yapıyor.
Takumi'nin ilgisi bununla bitmedi. Otizm spektrum bozukluğunun gelişiminin sinapsların gelişimsel olgunlaşmamışlığıyla bağlantılı olduğunu bilerek, bunun, grubunun sinaps gelişimiyle bağlantılı olduğunu belirlediği proteinler düzeyinde ne anlama geldiğini araştırdılar. Ve aslında otizm hastalarında farklı şekilde ifade edildiği bildirilen genlerin, verilerinde de belirgin bir şekilde yer aldığını buldular. Araştırmacılar çalışmada şöyle yazıyor: “Bu veriler, otizm spektrum bozukluğu hastalarındaki postsinaptik yoğunluğun, sağlıklı deneklerle karşılaştırıldığında doğum öncesi veya yenidoğan dönemindeki ile nispeten benzer olduğunu gösteriyor.” Böylece bozukluğun ortaya çıkışının ardındaki moleküler mekanizmaya ilişkin hipotezler oluşturulabilirse, tedavilerin geliştirilmesinin yolu açılabilir.