Porucha transportu v mozgových bunkách môže viesť k Alzheimerovej chorobe, Parkinsonovej chorobe
Po štúdiu procesu na myšiach a muchách vedci naznačujú, že zlyhanie v preprave molekulárnych strojov, ktoré rozkladajú proteíny v bunkách, by mohlo ležať v srdci neurodegeneratívnych chorôb, ako sú Alzheimerova a Parkinsonova choroba.
Schopnosť rozobrať poškodené, nesprávne tvarované alebo nadbytočné bielkoviny je rozhodujúcou funkciou živých buniek. Tento proces sa vyskytuje na konkrétnych miestach v bunke.
Niektoré z týchto umiestnení môžu byť viac ako 1 meter od bunkového tela v neurónoch alebo nervových bunkách, pretože ležia pozdĺž ich axónov, čo sú dlhé tenké vlákna, ktoré ich spájajú s inými neurónmi.
Bunky používajú zložité molekulárne stroje nazývané proteazómy na štiepenie proteínov na ich špecifických miestach aktivity.
Jedným z charakteristických znakov neurodegeneratívneho ochorenia je nahromadenie bielkovín, ktoré sa nepodarilo rozložiť.
Príklady zahŕňajú akumuláciu beta-amyloidu pri Alzheimerovej chorobe a alfa-synukleín pri Parkinsonovej chorobe.
Pri hromadení nerozložených bielkovín sa lepia na seba a na iné látky, upchávajú mozgové bunky a narúšajú ich funkciu. Bunky nakoniec prestanú pracovať a zomrú.
Porucha prepravy
Nový výskum, ktorý uskutočnili vedci z Rockefellerovej univerzity v New Yorku v New Yorku, podporuje myšlienku, že zlyhanie transportu proteazómov môže byť príčinou nahromadenia proteínov, ktoré sa vyskytujú pri neurodegeneratívnych ochoreniach.
Vedci referujú o svojich zisteniach v dvoch nedávnych prácach - v jednom z nich Vývojová bunka a druhý v PNAS.
"Toto je prvá štúdia, ktorá nachádza mechanizmus, pomocou ktorého sa proteazómy presúvajú do nervových zakončení, aby mohli vykonávať svoju prácu," hovorí profesor Hermann Steller, ktorý je hlavným autorom oboch štúdií.
"Keď dôjde k narušeniu tohto mechanizmu," dodáva, "majú to vážne následky na funkciu a dlhodobé prežitie nervových buniek."
V prvej štúdii spolu so svojimi kolegami skúmal proteazómy u ovocných mušiek a myší. Zistili, že proteínový inhibítor 31 proteazómu (PI31) je nevyhnutný na transport proteazómov v axónoch neurónov.
Zdá sa, že PI31 pomáha proteazómom spájať sa s molekulárnymi motormi, ktoré ich prepravujú, a tiež podporuje pohyb motorov. Bez PI31 prestane transport proteazómu.
Génová manipulácia vrhá viac svetla
V druhej štúdii vedci podrobnejšie skúmali PI31 manipuláciou s jeho génom.
Ticho navrhli myši PI31 gény v dvoch druhoch mozgových buniek, ktoré majú dlhé axóny.
Pri vypnutom géne tieto bunky nemohli produkovať proteín PI31 a transportovať proteazómy.
Vedci videli, ako to viedlo k nahromadeniu abnormálnych proteínov na koncoch dlhých axónov alebo „distálnych koncoch neurónov“.
Tiež videli, že neuróny s chýbajúcim PI31 vyzerajú zvláštne.
„Štrukturálne chyby“ boli zvlášť viditeľné na vetvách axónov a na synapsách, ktoré tvoria spojenia medzi neurónmi.
"Je pozoruhodné, že tieto štrukturálne zmeny sa s pribúdajúcim vekom postupne zhoršovali," poznamenáva profesor Steller.
Vysvetľuje, že keď pozorovali myši s týmito defektmi, pripomínalo im to „závažné behaviorálne a anatomické chyby, ktoré vidíme u niektorých neurogeneratívnych chorôb človeka“.
Potenciál pre nové liečby
Vedci sa domnievajú, že ich zistenia prispejú k rozšíreniu poznatkov o úlohe PI31 pri neurodegeneratívnych ochoreniach.
Napríklad existuje závažný typ Parkinsonovej choroby, ktorý udrie skôr v živote ako iné typy z dôvodu mutácie PARK15 gen.
Vedci to navrhli preto, lebo PARK15 interaguje s PI31, jeho narušenie môže interferovať s aktivitou proteazómu.
Vedci už skúmajú, ako využiť PI31 a molekuly, s ktorými interaguje, ako ciele liekov.
Dúfajú, že by to mohlo viesť k liečbe, ktorá zasiahne včas v procese choroby, pretože PI31 je aktívny počas skorej tvorby nervových buniek.
Ďalšou cestou, ktorú sledujú, je, ako zastaviť zastavený transport proteazómu.
Aj keď sa nový výskum zameriava na mechanizmy hromadenia bielkovín, profesor Steller neverí, že je to hlavná príčina, ale skôr príznak niečoho väčšieho, čo sa deje.
"Naša práca naznačuje, že to skutočne začína lokálnym defektom proteazómov, ktorý vedie k zlyhaniu degradácie proteínov, ktoré sú rozhodujúce pre funkciu nervov."
Hermann Steller
