KIZ: мутации гена ZC4H2 вызывают у мышей сходные нарушения через противоположные дефекты синапсов

Группа под руководством Шэн Не́ньиня из Куньминского института зоологии Китайской академии наук описала ZC4H2-ассоциированное редкое расстройство (ZARD) как спектр механизмов, а не единый механизм. По данным EurekAlert, работа опубликована в Neuron 5 ноября. ZARD проявляется интеллектуальной недостаточностью, задержкой развития, мышечной слабостью и другими неврологическими или физическими нарушениями. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

Ранее эта же группа показала, что ZC4H2 — постсинаптический регулятор возбуждающей синаптической активности и когнитивных функций: он влияет на стабильность белка субъединиц AMPA-рецепторов GluA1 и GluA2. Оставалось неясным, действует ли тот же механизм у пациентов с разными вариантами ZC4H2. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

Два класса мутаций

Исследователи экспрессировали в клетках N2A ZC4H2 дикого типа и 23 патогенных мутанта. Выделились два класса. Первый утратил способность регулировать GluA1/GluA2 (потеря функции). Второй сохранил регуляцию AMPA-рецепторов, но аномально подавлял субъединицы α1/β1 тормозных GABAA-рецепторов (приобретение функции). Записи в срезах гиппокампа показали, что два класса избирательно нарушают тормозную и возбуждающую передачу соответственно. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

Затем команда создала две нокин-линии мышей с типичными мутациями пациентов: ZC4H2 L66H/y и ZC4H2 R213W/y. У обеих выявлены сопоставимые когнитивные нарушения: ухудшено распознавание нового объекта, утрачена социальная память, нарушено пространственное обучение, при этом явных двигательных нарушений и тревожности нет. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

Разные пути убиквитин-лигаз

У мышей L66H ослаблены ГАМКергическая тормозная передача и тормозная долговременная потенциация (LTP). У мышей R213W усилена AMPAR-опосредованная возбуждающая передача и нарушена возбуждающая LTP. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

С помощью проксимального мечения TurboID авторы связали расхождение с двумя E3-убиквитин-лигазами. Мутант L66H приобрёл взаимодействие с MKRN2, которая способствует полиубиквитинированию и дестабилизации субъединиц GABAA-рецепторов. Мутант R213W нарушил взаимодействие ZC4H2 с RNF220, что снизило стабильность RNF220 и убиквитинирование субъединиц AMPA-рецепторов, оставив возбуждающие синапсы гиперактивными. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

Генетическое восстановление оказалось специфичным. Нокаут MKRN2 в возбуждающих нейронах переднего мозга исправил только модель L66H, а устойчивый к деградации вариант RNF220 — только модель R213W. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗

На мышах также испытали два применяемых в клинике препарата. Агонист GABAA мусцимол восстановил тормозную передачу и когнитивные функции у мышей L66H, но не подействовал на R213W. Антагонист AMPAR перампанел дал обратный результат. Авторы заключают, что вмешательство должно ориентироваться на конкретную мутацию, а не только на диагноз. Результаты получены на клетках и мышах. eurekalert.orgEurekAlerteurekalert.orgОткрыть источник ↗