Alexandra Hilse

• Recent studies have linked the scaffold protein intersectin 1 (ITSN1) to autism-spectrum disorders (ASD) in humans as well as mice. Mice lacking ITSN1 and its close relative ITSN2 display repetitive behavior and hyperactivity, likely based on altered cortico-striatal neurotransmission. In part, this phenotype might be due to reduced levels of the presynaptic potassium channels Kv1.1 and Kv1.2 and their subunit Kvβ2. Therefore, this study examined different molecular mechanisms which could affect Kv channel levels. Since the functions of scaffolding proteins like ITSNs are primarily defined by their binding partners, a direct interaction between ITSNs and Kv1.2 or Kvβ2 was hypothesized but could not be detected. Instead, an interaction between ITSN1 and Cortactin (CTTN), a known interactor of Kv1.2, could be identified, suggesting indirect stabilization. Another tested pathway involves the regulation of actin dynamics since ITSNs are known activators of Cdc42. However, no evidence supporting a presynaptic actin reduction was obtained. A third explanation draws on another autism mouse model, JAKMIP1 KO mice, with a strikingly similar behavioral phenotype. There, misregulation of mRNA translation, involving FMRP-associated RNP complexes, has been linked to ASD-like behavior. Intriguingly, we found ITSN1 to be potentially linked to translational regulation and FMRP-associated RNP granules via interactions with components of FMRP-positive granules like DDX5, PABP and FXR1, and a partial colocalization with FMRP itself. This supports a previously underappreciated potential role for ITSNs in translational regulation and mRNA stability, suggesting that they might contribute to synaptic dysfunction through multiple, converging pathways. With increasing age ITSN1/2-deficient mice exhibit a progressive decline of motor coordination. Surprisingly, ITSN dKO mice exhibited normal neuromuscular junction morphology and largely unaltered age-dependent myofiber degeneration. Interestingly, this may underline the importance of ITSNs interaction with RNP components, especially DDX5 or SAM68, since functional impairments in these proteins might account for the impaired motor coordination phenotype, as in Fragile X-associated ataxia syndrome (FXTAS). Together, these findings identify ITSN1 as a multifunctional regulator of synaptic function, not only through protein scaffolding but possibly through translational regulation relevant for ASD.
• Aktuelle Studien an Mäusen und Menschen haben das Gerüstprotein Intersectin1 (ITSN1) mit Autismus Spektrum Erkrankungen (ASDs) in Verbindung gebracht. Mäuse, denen ITSN1 und sein naher Verwandter ITSN2 fehlen, zeigen repetitives Verhalten und Hyperaktivität, was wahrscheinlich auf veränderter cortico-striataler Neurotransmission beruht. Dieser Phänotyp könnte zum Teil auf verminderte Level der präsynaptischen Kaliumkanäle Kv1.1 und Kv1.2 sowie ihrer Untereinheit Kvβ2 in ITSN dKO Mäusen zurückzuführen sein. Daher wurden in dieser Studie molekulare Mechanismen untersucht, die das Kv-Kanal-Vorkommen beeinflussen könnten. Da sich Gerüstproteine wie ITSN1 vor allem durch ihre Interaktionspartner definieren, wurde eine direkte Interaktion zwischen ITSN1 und Kv1.2 oder Kvβ2 als wahrscheinlich angenommen, welche letztlich nicht bestätigt werden konnte. Stattdessen wurde eine Interaktion zwischen ITSN1 und Cortactin (CTTN), einem Interaktor von Kv1.2, entdeckt, was auf eine indirekte Stabilisierung der Kv-Kanäle durch ITSN1 hinweist. Ein anderer möglicher Mechanismus basiert auf einer schlechteren Verankerung der Kv-Kanäle im Aktin Zytoskelett, welches durch ITSN1 über Cdc42 reguliert wird. Jedoch konnte keine Aktin Reduktion an der Präsynapse festgestellt werden. Eine dritte Hypothese war inspiriert durch ein anderes ASD-Mausmodell, sogenannten JAKMIP1 KO Mäuse. Diese zeigen ein sehr ähnliches repetitives Verhalten. Dies wird auf die Misregulation der mRNA Translation, unter anderem durch Veränderungen in FMRP-assoziierte RNP Komplexen, zurückgeführt. Interessanterweise kann ITSN1 auch mit der Translationsregulation und FMRP-assoziierten RNP Komplexen in Verbindung gebracht werden, da es mit Komponenten jener Komplexe, wie DDX5, PABP und FXR1 interagiert und zum Teil mit FMRP kolokalisiert. Dies untermauert eine potenzielle und unterschätze Rolle von ITSN1 in Bezug auf die Translationsregulation und eventuell auch mRNA-Stabilität. Alles in allem ist es wahrscheinlich, dass der Verlust der Intersectine über mehrere konvergierende Mechanismen zur synaptischen Dysfunktion beiträgt. Mit zunehmendem Alter zeigen ITSN1/2 defiziente Mäuse eine progressive Verschlechterung der motorischen Koordination. Unerwarteterweise zeigen ITSN dKO Mäuse aber eine normale Morphologie der neuromuskulären Endplatte und keine verfrühte Myofibrillendegeneration. Dies könnte jedoch die Bedeutung der Interaktion von ITSN1 mit RNP-Komponenten unterstreichen, da eine eingeschränkte Funktion von DDX5 und SAM68 mit gestörter motorischer Koordination beim Fragiles-X-assoziiertes Ataxie-Syndrom in Verbindung gebracht wurde. Zusammenfassend deuten diese Ergebnisse auf Intersectine als multifunktionalen Regulatoren für synaptische Funktionen hin, nicht nur durch Proteingerüstbildung, sondern möglicherweise auch durch einen für ASD relevanten Beitrag zur Translationsregulation.