在大脑中就像在商业中一样，联系就是一切。为了维持细胞间的联系，神经元的外表面，即细胞膜，必须表达特定的蛋白质——众所周知，伸出手去迎接附近的细胞。而且就像可怕的长时间握手一样，表面分子可能会停留太久而不受欢迎：在细胞膜上停留太久的蛋白质可能会损害细胞间的连接或突触。在一项新的研究中，洛克菲勒科学家Mary E. Hatten和研究助理Hourinaz Behesti表明蛋白质ASTN2有助于及时将蛋白质从细胞膜上转移。研究人员还提出了一种机制，通过这种机制，ASTN2缺陷会导致自闭症和智力障碍等神经发育障碍。
需要蛋白质的蛋白质
博科园-科学科普：神经元以化学物质或神经传递素的形式互相传递信息，神经传递素激活邻近细胞表面的受体蛋白。化学交流具有高度的动态性，这意味着受体也必须是动态性的：它们永远地在细胞膜上来回旋转，以确保对传入信号的快速反应。这一过程需要额外的蛋白质的帮助，这些蛋白质被称为“人口贩子”，推动受体前进。哈登是弗雷德里克·p·罗斯(Frederick P. Rose)的教授，他已经证明了蛋白质ASTN2在细胞早期发育过程中扮演着贩卖细胞的角色。当贝什蒂加入哈顿的实验室时，她提出这种蛋白质可能也会在以后的生活中发挥作用，这一观点得到了证实，因为ASTN2已经被证明存在于成年人的大脑中。
ASTN2是由浦肯野细胞在小鼠小脑中自然表达的，如图所示。为了更好地了解蛋白质是如何工作的，研究人员增加了这些细胞中ASTN2(绿色)的含量。图片：Laboratory of Developmental Neurobiology at The Rockefeller University
具体地说，这种蛋白质似乎在小脑中不成比例地表达。一些研究人员怀疑，小脑除了在调节运动方面更为成熟的作用外，可能还控制着认知的复杂方面。哈顿和贝什蒂想更好地了解ASTN2在成人小脑中的功能。约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的合作者们提供了一个初步线索，他们确定了一个家庭，这个家庭有多个成员患有ASTN2突变和神经发育障碍，包括自闭症和语言迟缓。与此同时，一项针对大量人群的独立研究表明，ASTN2突变与各种各样的大脑紊乱有关。因此哈顿和贝什蒂着手研究这种蛋白质的缺陷是如何破坏小脑电路和大脑活动。
从表面上看
研究人员使用一种特殊的显微镜技术来确定ASTN2在小鼠小脑中的表达位置。发现它主要出现在负责移动蛋白质的神经元中，还发现了一组附着在ASTN2上的分子。这些“结合伙伴”包括参与突触形成和蛋白质运输的蛋白质。当研究人员在小鼠神经元中增加ASTN2的表达时，其结合伙伴的水平降低，这表明ASTN2附着在这些蛋白质上，然后引导它们离开细胞膜在细胞内降解。与杜克大学的研究人员合作，科学家们还观察到ASTN2升高的细胞形成了更强的突触，研究人员怀疑ASTN2降低会产生相反的效果。
数据表明，在ASTN2中发生突变的人产生的蛋白质较少，这会导致突触变慢或变弱。研究人员提出，如果没有足够的ASTN2，蛋白质就会聚集在细胞表面，从而阻碍神经元的连接和交流。突触不是静态的，需要对动态刺激做出实时反应;其中一种方法就是改变它们的表面蛋白表达。这项研究支持了一种更广泛的观点，即表面蛋白质组成的破坏可能是一些神经发育障碍的基础。它也指出小脑是一个潜在的富有成果的研究课题，以了解这些情况。人们刚刚开始意识到小脑不仅仅是用来控制运动和运动学习的，它在认知和语言方面的作用要复杂得多。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《美国国家科学院院刊》｜研究/来自：洛克菲勒大学，DOI: 10.1073/pnas.1809382115
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