Ученые открывают неожиданную роль оксида азота в мозге

Оксид азота — вещество, которое является одним из тихих помощников мозга. Эта крошечная молекула легко перемещается между клетками, помогая тонко настроить коммуникацию и поддерживать работоспособность нейронных цепей. Новое исследование ученых Еврейского университета в Иерусалиме показывает, однако, что в некоторых случаях аутизма оксид азота может также запустить последовательность биохимических реакций, которая вызывает чрезмерную активность критически важной клеточной системы.

Это исследование проводилось Хайтамом Амалем, профессором кафедры нейробиологии, а его первым автором является доктор наук Шашанк Оджха.

Исследователи изучали вопрос о том, как внутри клеток мозга взаимодействуют друг с другом три ключевых компонента: оксид азота, защитный белок TSC2 и сигнальный путь mTOR, который играет центральную роль в контроле роста клеток и производства ими белков.

Ученые уже давно говорят о том, что аномальная передача сигналов mTOR может быть связана с РАС. Что остается неясным, так это биологический путь, который связывает факторы риска с этими изменениями в мозге.

Чтобы исследовать этот механизм, команда сфокусировалась на биохимическом процессе, известном как S-нитрозилирование белков. Этот процесс происходит, когда оксид азота прикрепляется к белкам и изменяет их поведение.

Проведя системный анализ белков, исследователи обнаружили, что многие белки, соединенные с сигнальным путем mTOR, были затронуты этой модификацией. Это наблюдение заставило их более внимательно изучить TSC2. В нормальных условиях TSC2 функционирует как тормоз, который держит активность mTOR под контролем.

Эксперименты команды ученых показали, что оксид азота может модифицировать TSC2 таким образом, что он помечается для удаления из клетки. Когда уровень TSC2 падает, его тормозящий эффект слабеет, и повышается количество сигналов mTOR. Поскольку mTOR регулирует производство белков и другие ключевые активности клеток, чрезмерная активация может вмешаться в функционирование и коммуникацию нейронов.

Затем исследователи изучили вопрос о том, может ли этот путь быть нарушен. Они использовали фармакологические методы, снижающие производство оксида азота в нейронах.

Когда была снижена частота передачи сигналов оксида азота, модификации TSC2 больше не происходили. В результате активность mTOR вернулась к нормальному уровню. Команда также наблюдала улучшения в измерениях, связанных с измененной трансляцией белков и клеточными эффектами, связанными с аутизмом, в их экспериментальной системе.

Ученые также разработали модифицированную версию белка TSC2, который устойчив к модификации, связанной с оксидом азота. Блокирование химической маркировки белка помогло поддерживать нормальные уровни TSC2 и снизило количество изменений в последующей цепочке реакций, связанных с избыточной передачей сигналов. Такие результаты подтверждают идею о том, что эта конкретная модификация может играть важную роль в активации mTOR.

Исследование также включало клинические образцы биоматериалов от детей, диагностированных с РАС и несущих мутацию SHANK3, а также от детей с идиопатическим РАС (случаи без какой-то известной генетической причины).

Исследователи идентифицировали паттерны в этих образцах, которые совпали с их лабораторными данными. В частности, они наблюдали сниженные уровни TSC2 и повышенную активность в сигнальном пути mTOR. Эти наблюдения добавляют молекулярному механизму, идентифицированному в исследовании, актуальность для реального мира.

Shashank Kumar Ojha, Maryam Kartawy, Wajeha Hamoudi, Manish Kumar Tripathi, Adi Aran, Haitham Amal. Nitric Oxide-Mediated S-Nitrosylation of TSC2 Drives mTOR dysregulation across Shank3 and Cntnap2 Models of Autism Spectrum Disorder. Molecular Psychiatry, 2026; DOI: 10.1038/s41380-026-03514-6

Science Daily. Scientists discover a brain signal that may trigger autism’s domino effect