Az agysejtek közlekedési lebontása Alzheimer, Parkinson-kórhoz vezethet
Az egerek és legyek folyamatának tanulmányozása után a tudósok azt sugallják, hogy a sejtekben a fehérjéket lebontó molekuláris gépek szállításának elmulasztása a neurodegeneratív betegségek, például az Alzheimer és a Parkinson kór középpontjában állhat.
Az élő sejtekben kulcsfontosságú funkció az a képesség, hogy szétszedje a sérült fehérjéket, a rossz alak vagy a szükséglet feleslege. Ez a folyamat a cellán belül meghatározott helyeken történik.
Ezen helyek némelyike több mint 1 méterre lehet a sejttesttől az idegsejtekben vagy az idegsejtekben, mert azok axonjaik mentén fekszenek, amelyek hosszú vékony szálak, amelyek összekapcsolják más idegsejtekkel.
A sejtek komplex molekuláris gépeket, úgynevezett proteaszómákat használnak, hogy lebontják a fehérjéket specifikus aktivitási helyeiken.
A neurodegeneratív betegségek egyik jellemzője a nem lebomló fehérjék felhalmozódása.
Ilyen például a béta-amiloid felhalmozódása az Alzheimer-kórban és az alfa-szinuklein a Parkinson-kórban.
A lebontatlan fehérjék felhalmozódásakor tapadnak egymáshoz és más anyagokhoz, eltömítik az agysejteket és megzavarják működésüket. A sejtek végül leállnak és elpusztulnak.
Szállítási hiba
Az új kutatás, amelyet a New York-i New York-i Rockefeller Egyetem tudósai végeztek, alátámasztja azt az elképzelést, hogy a proteasómák transzportjának elmulasztása a neurodegeneratív betegségben előforduló fehérje-felhalmozódás oka lehet.
A kutatók két legutóbbi cikkben számolnak be eredményeikről - az egyikről Fejlődési sejt a másik pedig PNAS.
"Ez az első tanulmány, amely megtalálja azt a mechanizmust, amellyel a proteaszómákat idegvégződésekbe mozgatják munkájuk elvégzése érdekében" - mondja Prof. Hermann Steller, aki mindkét tanulmány vezető szerzője.
"Amikor ez a mechanizmus megszakad" - teszi hozzá - súlyos következményei lehetnek az idegsejtek működésének és hosszú távú túlélésének. "
Az első vizsgálatban kollégáival a gyümölcslegyek és az egerek proteaszómáit vizsgálták. Ott azt tapasztalták, hogy a fehérje 31 proteázom inhibitor (PI31) elengedhetetlen a proteasómák neuronok axonjaiban történő szállításához.
Úgy tűnik, hogy a PI31 elősegíti a proteaszómák párosulását a molekuláris motorokhoz, amelyek őket szállítják, és elősegíti a motorok mozgását is. PI31 nélkül a proteaszóma transzport megszűnik.
A génmanipuláció több fényt vet fel
A második tanulmányban a kutatók a gént manipulálva alaposabban vizsgálták a PI31-et.
Csendben tervezték az egereket PI31 gének kétféle agysejtben, amelyeknek hosszú axonjaik vannak.
A gén kikapcsolt állapotában ezek a sejtek nem tudták előállítani a PI31 fehérjét és transzportálni a proteázomákat.
A tudósok látták, hogy ez hogyan vezetett abnormális fehérjék felhalmozódásához a hosszú axonok végén, vagy „az idegsejtek disztális csúcsain”.
Azt is látták, hogy a PI31 hiányzó neuronok furcsának tűnnek.
A „szerkezeti hibák” különösen az axonágaknál és a szinapszisoknál voltak észrevehetőek, amelyek az idegsejtek közötti kapcsolódási pontokat képezik.
"Különösen ezek a strukturális változások az életkor előrehaladtával egyre súlyosabbá váltak" - jegyzi meg Steller professzor.
Elmagyarázza, hogy amikor az egereket megfigyelték e hibákkal, az emlékeztette őket „a súlyos viselkedési és anatómiai hibákra, amelyeket egyes emberi neurogeneratív betegségekben tapasztalunk”.
Új kezelések lehetősége
A kutatók úgy vélik, hogy eredményeik növelik a PI31 neurodegeneratív betegségekben betöltött szerepével kapcsolatos ismeretek bővülését.
Például van egy súlyos típusú Parkinson-kór, amely korábban életében sztrájkol, mint más típusú, a mutáció miatt PARK15 gén.
A tudósok ezt azért javasolták PARK15 kölcsönhatásba lép a PI31-gyel, megzavarása zavarhatja a proteaszóma aktivitását.
A kutatók már vizsgálják, hogyan lehet használni a PI31-et és a molekulákat, amelyekkel kölcsönhatásba lép, mint gyógyszeres célpontok.
Remélik, hogy ez olyan kezelésekhez vezethet, amelyek a betegség korai szakaszában beavatkoznak, mivel a PI31 aktív az idegsejtek korai kialakulása során.
Egy másik sugárút, amelyet keresnek, az, hogyan lehet újra megállítani a proteaszóma szállítást.
Bár az új kutatás a fehérje felhalmozódásának mechanizmusaira összpontosít, Steller professzor nem hiszi, hogy ez kiváltó ok, hanem inkább valami nagyobb tünet, ami történik.
"Munkánk azt sugallja, hogy valóban a proteasómák helyi hibájával kezdődik, ami azt eredményezi, hogy nem sikerül lebontani az idegműködés szempontjából kritikus fehérjéket."
Prof. Hermann Steller
