Трудно определить причину накопления белка в мозге при нейродегенеративных заболеваниях, но ученые из Университета Рокфеллера (Rockefeller University) определили вероятную причину, которая открывает новый путь для разработки методов лечения. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Developmental Cell.
Актуальность проблемы
Все нейродегенеративные заболевания имеют общую нить: появление скоплений белка в мозге, таких как бета-амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера и агрегаты альфа-синуклеина при болезни Паркинсона.
Результаты научной работы
В паре исследований, проведенных на мухах и мышах, исследователи обнаружили, что проблема заключается в системе, которая транспортирует протеасомы, молекулярный механизм, который расщепляет белки, в определенные места внутри клетки.
«Это первое исследование, в котором обнаружен механизм, с помощью которого протеасомы перемещаются в нервные окончания, чтобы выполнять свою работу», — комментирует Герман Стеллер. «Когда этот механизм нарушается, это приводит к серьезным последствиям для функционирования и долгосрочного выживания нервных клеток».
Протеасомы образуются в теле клетки нейрона, и их необходимо транспортировать на большие расстояния, чтобы достичь нервных окончаний, где нейрон соединяется с другими клетками — в некоторых случаях путь составляет более 1 метра. Когда протеасомы не достигают этих критических узлов связи, клетка впадает в смятение.
«Вместо того чтобы разрушаться, поврежденные белки в этих клетках остаются дольше обычного, образуя агрегаты из белков и нарушая функции клеток. Со временем это вызывает дегенерацию нервных волокон и, в конечном итоге, гибель клеток», — объясняет Стеллер.
Когда ученые начали исследовать систему транспортировки протеасом у плодовых мух, они определили белок под названием PI31, который играет решающую роль в загрузке протеасом в клеточные компоненты. Результаты исследования показывают, что белок PI31 усиливает связывание и способствует движению протеасом с помощью клеточных механизмов. Без этого транспорт останавливается. Это относится и к нейронам мух и мышей, что позволяет предположить, что транспортный механизм является общим для многих видов.
Ученые обнаружили, что без белка PI31 протеасомы не могут перемещаться, что приводит к аномальным уровням белков.
«Примечательно, что эти структурные изменения становились все более серьезными с возрастом», — добавляет Стеллер. «Инактивация PI31 в этих нейронах напоминала серьезные поведенческие и анатомические дефекты, которые мы наблюдаем при некоторых нейродегенеративных заболеваниях человека».
Стеллер с соавторами исследования в настоящее время изучают способы стимулирования пути транспортировки для доставки протеасом в дистальные ветви — работа, которая, по их мнению, может оказать широкое влияние на лечение нейродегенеративных заболеваний.
Авторы другого исследования утверждают, что открытие в области изучения мозга показывает природу нейродегенеративных заболеваний.
