Traduction: G.M.
Cell Rep. 2015 May 27. pii: S2211-1247(15)00496-9. doi: 10.1016/j.celrep.2015.04.064.
Duffney LJ1, Zhong P1, Wei J1, Matas E1, Cheng J1, Qin L1, Ma K1, Dietz DM2, Kajiwara Y3, Buxbaum JD3, Yan Z4.
- 1Department of Physiology and Biophysics, State University of New York at Buffalo, Buffalo, NY, 14214, USA.
- 2Department of Pharmacology and Toxicology, State University of New York at Buffalo, Buffalo, NY, 14214, USA.
- 3Seaver Autism Center for Research and Treatment, Department of Psychiatry, Friedman Institute and Mindich Child Health and Development Institute, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY 10029, USA.
- 4Department of Physiology and Biophysics, State University of New York at Buffalo, Buffalo, NY, 14214, USA. Electronic address: zhenyan@buffalo.edu
Abstract
Haploinsufficiency of the Shank3 gene, which encodes a scaffolding protein at glutamatergic synapses, is a highly prevalent and penetrant risk factor for autism. Using combined behavioral, electrophysiological, biochemical, imaging, and molecular approaches, we find that Shank3-deficient mice exhibit autism-like social deficits and repetitive behaviors, as well as the significantly diminished NMDA receptor (NMDAR) synaptic function and synaptic distribution in prefrontal cortex. Concomitantly, Shank3-deficient mice have a marked loss of cortical actin filaments, which is associated with the reduced Rac1/PAK activity and increased activity of cofilin, the major actin depolymerizing factor. The social deficits and NMDAR hypofunction are rescued by inhibiting cofilin or activating Rac1 in Shank3-deficient mice and are induced by inhibiting PAK or Rac1 in wild-type mice. These results indicate that the aberrant regulation of synaptic actin filaments and loss of synaptic NMDARs contribute to the manifestation of autism-like phenotypes. Thus, targeting actin regulators provides a strategy for autism treatment.
Résumé
L'haploinsuffisance (Note de traduction sous réserve: l'haplo-insuffisance d'un allèle correspond à l'incapacité à produire une protéine en quantité suffisante et ne permet pas le bon fonctionnement de la fonction propre au gène concerné) du gène Shank3, qui code pour une protéine d'échafaudage au niveau des synapses glutamatergiques, est un facteur de risque très répandu et pénétrant de l'autisme. En utilisant une approche combinée comportementale, électrophysiologique, biochimique, d'imagerie et moléculaire, nous constatons que les souris déficientes en Shank3 présentent des déficits sociaux et des comportements répétitifs ressemblant à l'autisme, ainsi qu'une diminution significative de la fonction synaptique des récepteurs NMDA (NMDAR) et de la distribution synaptique dans le cortex préfrontal . En même temps, les souris déficientes en Shank3 ont une perte marquée des filaments d'actine corticale, qui est associée à l'activité réduite Rac1 / PAK et une activité accrue de la cofiline, le facteur majeur de dépolymérisation d'actine . Les déficits sociaux et hypofonction NMDAR sont restaurés par l'inhibition de cofiline ou par l'activation de Rac1 chez les souris déficientes Shank3 et sont induits par l'inhibition de PAK ou Rac1 chez les souris de type sauvage.
Ces résultats indiquent que la régulation aberrante des filaments d'actine synaptiques et la perte des NMDARs synaptiques contribue à la manifestation de phénotypes ressemblant à de l'autisme. Ainsi, cibler les régulateurs actine fournit une stratégie pour le traitement de l'autisme.
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