Transporto skilimas smegenų ląstelėse gali sukelti Alzheimerio, Parkinsono ligas
Ištyrę pelių ir musių procesą, mokslininkai teigia, kad nesugebėjimas transportuoti ląstelėse baltymus skaidančių molekulinių mašinų gali būti neurodegeneracinių ligų, tokių kaip Alzheimerio ir Parkinsono liga, esmė.
Gebėjimas išskirti pažeistus baltymus, netinkamos formos ar perteklių pagal reikalavimus yra esminė gyvų ląstelių funkcija. Šis procesas vyksta tam tikrose ląstelės vietose.
Kai kurios iš šių vietų gali būti nutolusios daugiau nei 1 metrą nuo ląstelių kūno neuronuose arba nervinėse ląstelėse, nes jos guli palei aksonus, kurie yra ilgos plonos skaidulos, jungiančios juos su kitais neuronais.
Ląstelės naudoja sudėtingas molekulines mašinas, vadinamas proteasomomis, baltymams skaidyti jų specifinėse veiklos vietose.
Vienas iš neurodegeneracinių ligų požymių yra baltymų, kurių nepavyko suskaidyti, kaupimasis.
Pavyzdžiui, beta amiloido kaupimasis Alzheimerio liga ir alfa sinukleinas - Parkinsono liga.
Kaupdamiesi nesuardyti baltymai, jie laikosi vienas kito ir kitų medžiagų, užkemšdami smegenų ląsteles ir sutrikdydami jų funkciją. Ląstelės ilgainiui nustoja veikti ir miršta.
Transporto gedimas
Naujasis Niujorko (NY) Rokfelerio universiteto mokslininkų atliktas tyrimas patvirtina mintį, kad nesugebėjimas transportuoti proteasomų gali būti baltymų kaupimosi, atsirandančio sergant neurodegeneracinėmis ligomis, priežastis.
Tyrėjai savo išvadas pateikia dviejuose naujausiuose straipsniuose - viename Vystymosi ląstelė o kitas - PNAS.
„Tai pirmas tyrimas, kurio metu galima rasti mechanizmą, kuriuo proteazomos yra perkeltos į nervų galūnes, kad galėtų atlikti savo darbą“, - sako prof. Hermannas Stelleris, vyresnysis abiejų tyrimų autorius.
„Kai šis mechanizmas sutrinka, - priduria jis, - yra rimtų pasekmių nervų ląstelių funkcijai ir ilgalaikiam išgyvenimui“.
Pirmojo tyrimo metu jis su kolegomis tyrė vaisių musių ir pelių proteasomas. Ten jie nustatė, kad baltymas proteasomos inhibitorius 31 (PI31) yra būtinas transportuojant proteasomas neuronų aksonuose.
Panašu, kad PI31 padeda proteasomoms jungtis prie juos varančių molekulinių variklių, taip pat skatina variklių judėjimą. Be PI31, proteasomų transportavimas nutrūksta.
Manipuliavimas genais atskleidžia daugiau šviesos
Antrojo tyrimo metu mokslininkai nuodugniau ištyrė PI31, manipuliuodami jo genu.
Jie tyliai sukonstravo peles PI31 dviejų tipų smegenų ląstelių genai, turintys ilgus aksonus.
Išjungus geną, šios ląstelės negalėjo gaminti PI31 baltymo ir pernešti proteasomų.
Mokslininkai pamatė, kaip tai paskatino nenormalių baltymų kaupimąsi ilgųjų aksonų galuose arba „distaliniuose neuronų galuose“.
Jie taip pat pamatė, kad neuronai, kurių trūksta PI31, atrodė keistai.
„Struktūriniai defektai“ buvo ypač pastebimi aksonų šakose ir sinapsėse, kurios sudaro sandūras tarp neuronų.
"Pažymėtina, kad šie struktūriniai pokyčiai su amžiumi tapo vis sunkesni", - pažymi prof. Stelleris.
Jis paaiškina, kad kai jie pastebėjo peles su tais defektais, tai jiems priminė „sunkius elgesio ir anatominius defektus, kuriuos matome sergant kai kuriomis žmogaus neurogeneracinėmis ligomis“.
Naujų gydymo galimybių potencialas
Tyrėjai mano, kad jų išvados papildys žinias apie PI31 vaidmenį neurodegeneracinėse ligose.
Pvz., Yra sunkus Parkinsono tipas, kuris užklumpa anksčiau gyvenime nei kiti tipai dėl mutacijos PARKAS15 genas.
Mokslininkai tai pasiūlė todėl, kad PARKAS15 sąveikauja su PI31, jo sutrikimas gali trukdyti proteasomos veiklai.
Mokslininkai jau tiria, kaip naudoti PI31 ir molekules, su kuriomis jis sąveikauja, kaip narkotikų taikinius.
Jie tikisi, kad tai gali paskatinti ankstyvą ligos procesą, nes PI31 yra aktyvus ankstyvo nervinių ląstelių formavimosi metu.
Kitas būdas, kurio jie siekia, yra tai, kaip vėl sustabdyti proteaso transportą.
Nors naujuose tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama baltymų kaupimosi mechanizmams, prof. Stelleris nemano, kad tai yra pagrindinė priežastis, bet labiau kažko didesnio, kas vyksta, simptomas.
"Mūsų darbas rodo, kad tai tikrai prasideda nuo proteasoomų vietinio defekto, dėl kurio nesugebama skaidyti baltymų, kurie yra labai svarbūs nervų funkcijai".
Prof. Hermannas Stelleris
