A „spontán kémia” vezetheti az Alzheimer-kórt
Több évtizedes kutatás ellenére az Alzheimer-kór még mindig sok rejtélyt rejt magában. Egy nemrégiben készült tanulmány arra keresi a kérdést, hogy a fehérjék kémiájának spontán változásai segíthetnek-e magyarázni az Alzheimer-kór neurológiai jellemzőit.
Az Alzheimer-kór a demencia leggyakoribb formája; az Egyesült Államokban jelenleg körülbelül 5,5 millió embert érint.
Jelenleg nincs gyógymód, és a kutatók még mindig megpróbálnak megbirkózni azzal, hogy mitől kullancs Alzheimer.
Az orvosi kutatások fókuszpontja az Alzheimer-kór agyának fehérje alapú markerei voltak.
Egy nemrégiben megjelent cikk, amely ACS Központi Tudomány, megkérdezi, hogy ezek a jellemzők előfordulhatnak-e az általuk „spontán kémia” -nak nevezett tényezők miatt.
Plakkok és gubancok
A plakkok egy béta-amiloid nevű fehérjéből állnak. Általában ezt a fehérjét a sejtek eltávolítják, de az Alzheimer-agyban az idegsejtek közötti csomókban összetapad.
A tau nevű fehérje neurofibrilláris gubancokat képez, amelyek az agysejtekben fejlődnek ki. A Tau mikrotubulusokkal társul, amelyek hosszú, vékony, csőszerű szerkezetek, amelyek támogatják a sejtet.
Az Alzheimer-kórban a tau megváltozik, és a mikrotubulusok nem tudnak helyesen kialakulni; ehelyett csavart szálakat képeznek.
Az Alzheimer-kór fehérje-markereinek viszonylag jó megértése ellenére még mindig nem világos, miért fejlődnek.
Ryan R. Julian professzor, a jelenlegi kutatás vezető kutatója kifejtette: „A béta-amiloid felépítésén alapuló domináns elmélet évtizedek óta létezik, és ezen az elméleten alapuló klinikai vizsgálatok tucatjaival próbálkoztak, de mindegyik megbukott. ”
Lizoszomális tárolás
Bár a plakkok és a gubancok szinte háztartási nevek, az Alzheimer-kór másik aspektusa kevésbé ismert: a lizoszóma tárolása.
A sejtekben található lizoszómák lényegében enzimzsákok. Sejtes hulladéklerakó rendszerként működnek azáltal, hogy feldarabolják a régi vagy törött fehérjéket és elküldik az alkatrészeket újrahasznosításra.
Előfordul, hogy a lizoszómák kudarcot vallanak - ha a genetikai mutációk bármely enzimük felépítését megzavarják, akkor lizoszomális tárolási betegségeket termelnek.
Ezekben a ritka állapotokban a fehérjék a lizoszómákba kerülnek, hogy lebontsák őket, de mivel a megfelelő enzim hibás vagy nem létezik, a fehérjék egyszerűen a lizoszómában maradnak, megakadályozva annak működését. A cella megjegyzi ezt a hibát, és létrehoz egy új lizoszómát. Ha ez sem sikerül, a folyamat megismétlődik.
Idővel a sejt hibás lizoszómákkal telik meg és elhal. Ha ez neuronokban fordul elő - amelyek nem osztódnak meg -, amikor meghalnak, akkor nem pótolják őket.
"A lizoszomális tárolási rendellenességben szenvedők agya […] és az Alzheimer-kórban szenvedők agya hasonló a lizoszomális tárolás szempontjából."
Prof. Ryan R. Julian
A tanulmány szerzői szerint ezek a hasonlóságok magukban foglalják a „meghibásodott lizoszomális testek szaporodó tárolását, a szenilis plakkok felhalmozódását és a neurofibrilláris gubancok kialakulását”.
Folytatják: "Valójában a lizoszóma tárolásának elektronmikroszkópos képei (az idegsejtekben) gyakorlatilag nem különböztethetők meg a két betegség között."
Finom, spontán kémia
A Riverside-i Kaliforniai Egyetem kutatói úgy vélik, hogy a béta-amiloid és a tau kémiai változásokon mennek keresztül, amelyek megakadályozzák a lizoszómák lebontását; pontosabban izomerizáción vagy epimerizáción mennek keresztül.
Mindkét spontán bekövetkező kémiai változásnál megváltoznak a fehérjéket alkotó aminosavak.
A változások finomak, de elegendőek ahhoz, hogy megakadályozzák a nagyon specifikus enzimek lebontását. Prof. Julian elmagyarázza, hogy ez olyan, mintha egy balkezes kesztyűt próbálna felhelyezni a jobb kezére.
Spontán kémiai változások leginkább a hosszú életű fehérjékben fordulnak elő, például az Alzheimer-kórban részt vevőkben.
Bár a tudósok tudják, hogy a béta-amiloid és a tau tapasztalja ezeket a változásokat, Julian professzor szerint "soha senki nem vizsgálta, hogy ezek a módosítások megakadályozhatják-e a lizoszómákat abban, hogy képesek legyenek lebontani a fehérjéket."
Fontos, hogy a lizoszomális tárolás a plakkok kialakulása előtt következik be, amelyek a szerzők véleménye szerint arra utalnak, hogy a lizoszóma diszfunkciója okozati szerepet játszhat.
Izomerek és epimerek
Tömegspektrometriával és folyadékkromatográfiával a tudósok bebizonyították, hogy a béta-amiloid és a tau izomerizált vagy epimerizált változatait, az előrejelzések szerint, nem bontották le lizoszomális enzimek.
Teszteket végeztek az élő egér sejtek lizoszómáin is. A kémiailag megváltozott fehérjék ismét áthatolhatatlanok a lizoszómák enzimatikus képességeivel szemben.
„A hosszú életű fehérjék az életkor előrehaladtával problematikussá válnak, és felelőssé tehetik az Alzheimer-kórban megfigyelt lizoszómális tárolást […]. Ha igazunk lesz, új utakat nyitna meg ennek a betegségnek a kezelésére és megelőzésére. ”
Prof. Ryan R. Julian
A szerzők remélik, hogy ez a friss megközelítés egy napon új hullámot generálhat az Alzheimer-kórban.
Julian professzor úgy véli, hogy a lizoszomális tárolást meg lehet akadályozni a fehérjék újrafeldolgozásával, „hogy ne üljenek elég hosszú ideig ahhoz, hogy átéljék ezeket a kémiai módosításokat. Jelenleg nem állnak rendelkezésre gyógyszerek az újrahasznosítás ösztönzésére. ”
Ez a tanulmány új betekintést nyújt abba, hogyan és miért kezdődhet az Alzheimer-kór. De mivel ez az első alkalom, hogy egy tanulmányban a tau és a béta-amiloidid lizoszomális tárolását és spontán kémiai változásait vizsgálták, egy időbe telik, mire hatékony beavatkozáshoz vezet.
