Их работа может помочь в создании лекарства от болезни Альцгеймера
Японские молекулярные биологи открыли ранее неизвестный клеточный механизм, который защищает нейроны в мозге от накопления белкового мусора, а также развития болезни Альцгеймера и прочих нейродегенеративных заболеваний. Исследование ученых опубликовал научный журнал Journal of Cell Biology.
«Мы выяснили, что белки-кластерины представляют собой особый тип молекул-«оберток», которые присоединяются к заготовкам других пептидов и защищают их от повреждений. Если мы сможем создать аналогичное вещество, которое будет соединяться с бета-амилоидом, то тогда его можно будет использовать для лечения болезни Альцгеймера», – рассказал о своей работе один из авторов статьи, доцент Университета Тиба (Япония) Эйсукэ Итакура.
Сегодня ученые предполагают, что главный признак и возможная причина развития болезни Альцгеймера – накопление внутри клеток мозга так называемого бета-амилоида, патогенного белка. Он представляет собой обрывки белка APP, который играет важную роль в формировании связей между нейронами.
По пока неизвестным причинам в организме некоторых людей нарушается переработка старых молекул АРР. В результате «обрезки» этого белка скапливаются в клетках и тканях мозга и формируются токсичные саморазмножающиеся клубки. Они постепенно убивают нейроны, в результате чего в конечном итоге развивается деменция и человек может погибнуть.
Биологи пока не создали и не открыли веществ, которые могли бы безопасно и действенно уничтожать клубки бета-амилоида или мешать их формированию. Поэтому медики активно ищут другие варианты, которые могли бы замедлить болезнь Альцгеймера, в том числе при помощи генной терапии и задействования ресурсов самого организма.
Клеточный «пылесос»
Итакура и его коллеги открыли один из примеров того, как клетки могут проводить подобную самоочистку. Они наблюдали за тем, как культуры человеческих клеток избавлялись от поврежденных белковых молекул, которые возникают внутри них в результате сбоев работе систем сборки цепочек аминокислот.
Внимание ученых привлекли белки из класса кластеринов, большое количество которых человеческие нервные клетки выделяют в окружающую их среду. Эти цепочки аминокислот, как давно предполагают ученые, специализируются на очистке окружающей среды от обрывков различных молекул, которые накапливаются там в результате апоптоза – запрограммированной гибели других клеток.
Японские исследователи предположили, что кластерины могут участвовать и в ликвидации «заготовок» бета-амилоида, а также уже сформировавшихся клубков белкового мусора. Они проверили, так ли это на самом деле, повреждая гены, связанные с синтезом кластеринов и наблюдая за тем, как меняется жизнедеятельность клеток.
Эти опыты подтвердили, что кластерин действительно участвует в уничтожении бета-амилоида, а также раскрыли механизм его работы. Для того, чтобы очистить окружающую среду от «мусора», он должен захватить поврежденную молекулу белка и присоединиться к особому клеточному рецептору, молекуле гепарансульфата, которая раньше считалась одним из путей проникновения вирусов в человеческий организм.
Такой рецептор должен «рассказать» нейрону о доставке новой порции «мусора» и заставит его подготовить лизосому, специальную капсулу для уничтожения подобных отходов жизнедеятельности, где бета-амилоид будет расщеплен на аминокислоты.
Эта особенность кластерина, как отмечают исследователи, позволяет использовать его искусственные копии в качестве своеобразного «пылесоса», который будет заставлять клетки активнее перерабатывать мусор, который будут собирать эти молекулы. Как надеются ученые, подобный подход позволит не только бороться с болезнью Альцгеймера, но и с многими другими нейродегенеративными заболеваниями, которые связаны с накоплением поврежденных молекул в организме.
